Centrală nucleară

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 15 august 2022; verificările necesită 66 de modificări .

Centrală nucleară (CNP) - o instalație nucleară pentru producerea de energie în moduri și condiții de utilizare specificate, situată pe teritoriul definit de proiect, în care un reactor nuclear (reactoare) și un complex de sisteme, dispozitive, echipamente necesare iar în acest scop se folosesc structuri cu muncitorii necesari (personal) (NP-001) [1] .

Electricitatea a fost produsă pentru prima dată de un reactor nuclear la 3 septembrie 1948 la Reactorul de grafit X-10 de la Oak Ridge , Tennessee , SUA , care a fost prima centrală nucleară care a alimentat un bec electric [2] . Un al doilea experiment, mai mare, a avut loc la 20 decembrie 1951, la stația experimentală EBR-I de lângă Arco, Idaho .

Prima centrală nucleară din lume a fost creată în Uniunea Sovietică ca parte a programului de dezvoltare pașnică a atomului inițiat în 1948 la inițiativa academicianului Igor Vasilyevich Kurchatov [3] .

Rusia are, de asemenea, o prioritate în dezvoltarea reactoarelor cu neutroni rapidi , care vor face posibilă eliminarea omenirii de combustibilul nuclear uzat și plutoniul de calitate pentru arme , utilizând pe deplin potențialul său energetic în scopuri pașnice [4] .

Istorie

Încercările de a folosi o reacție nucleară controlată pentru a genera electricitate au început în anii 1940 în mai multe țări. În URSS, în a doua jumătate a anilor 1940, chiar înainte de finalizarea lucrărilor de creare a primei bombe atomice sovietice (a fost testată la 29 august 1949), oamenii de știință sovietici au început să dezvolte primele proiecte pentru utilizarea pașnică a energia atomică, a cărei direcție generală era industria energiei electrice. În 1948, la sugestia lui I. V. Kurchatov și în conformitate cu instrucțiunile Partidului Comunist al Bolșevicilor și guvernului, au început primele lucrări privind aplicarea practică a energiei atomice pentru a genera electricitate [5] .

3 septembrie 1948 în Statele Unite ale Americii a reușit pentru prima dată să alimenteze aparate electrice folosind electricitatea obținută din reactorul de grafit X-10 [6] [7] [8] . În mai 1950, în orașul Obninsk , situat în regiunea Kaluga , a început construcția centralei nucleare Obninsk . În același 1950, reactorul EBR-I a fost creat în SUA lângă orașul Arco, Idaho. Acest reactor la 20 decembrie 1951, în timpul experimentului, a produs energie electrică utilizabilă cu o putere de 800 W. După aceea, puterea reactorului a fost mărită pentru a furniza energie electrică stației în care se afla reactorul. Acest lucru dă dreptul de a numi această stație prima centrală nucleară experimentală, dar în același timp nu a fost conectată la rețeaua electrică.

În URSS, prima centrală nucleară - CNE Obninsk cu o capacitate de 5 MW - a fost lansată la 27 iunie 1954 ; a devenit prima centrală nucleară din lume conectată la rețeaua electrică publică, deși nu producea energie electrică la scară industrială. În 1958, a fost pusă în funcțiune prima etapă a CNE din Siberia cu o capacitate de 100 MW, ulterior capacitatea de proiectare completă a fost mărită la 600 MW. În același an, a început construcția centralei nucleare industriale Beloyarsk , iar la 26 aprilie 1964, generatorul din prima etapă a dat curent consumatorilor. În septembrie 1964, a fost lansat primul bloc al CNE Novovoronezh cu o capacitate de 210 MW; a doua unitate cu o capacitate de 365 MW a fost lansată în decembrie 1969. În 1973, a fost lansat primul bloc al CNE Leningrad[ semnificația faptului? ] .

În afara URSS, prima centrală nucleară industrială cu o capacitate de 49 MW a fost pusă în funcțiune în 1956 la Calder Hall ( Marea Britanie ). Un an mai târziu, centrala nucleară Shippingport cu o capacitate de 60 MW a intrat în funcțiune în Statele Unite . Franța și-a lansat prima centrală nucleară în 1959, Germania în 1961, Canada în 1962, Suedia în 1964 și Japonia în 1966. În 1976, au început lucrările de construcție la un număr record de reactoare noi în istoria energiei nucleare, 44 de unități. Cu un an mai devreme, Agenția Internațională pentru Energie Atomică (AIEA) a publicat o prognoză că până în anul 2000 capacitatea totală a energiei nucleare la nivel mondial va ajunge la 4.000 GW sau chiar 7.000 GW. Estimarea a fost supraestimată de 10 ori.

În 1979, a avut loc un accident grav la centrala nucleară Three Mile Island , după care Statele Unite au încetat treptat să construiască reactoare nucleare. Ideea introducerii de noi capacități nucleare a revenit administrației lui George W. Bush la începutul anilor 2000. Au existat planuri pentru construcția în serie a reactoarelor de generația a treia, care au primit numele neoficial de „renaștere atomică”. Din 2016, patru astfel de reactoare sunt în construcție.

În 1984 și 1985, au fost puse în funcțiune un număr record de reactoare, 33 în fiecare an. În 1986 - un dezastru pe scară largă la centrala nucleară de la Cernobîl , care, pe lângă consecințele imediate, a afectat serios întreaga industrie a energiei nucleare în ansamblu. A forțat experții din întreaga lume să reconsidere problema siguranței centralelor nucleare și să se gândească la necesitatea cooperării internaționale pentru a îmbunătăți siguranța centralelor nucleare. Sub influența dezastrului de la Cernobîl, Italia a organizat un referendum în care majoritatea a votat pentru închiderea centralei nucleare a țării. Drept urmare, Italia a încetat să mai opereze centrale nucleare în anii 1990 .

La 15 mai 1989, la adunarea fondatoare de la Moscova , a fost anunțată formarea oficială a Asociației Mondiale a Operatorilor de Centrale Nucleare ( ing.  WANO ), o asociație profesională internațională care reunește organizațiile care operează centrale nucleare din întreaga lume. Asociația și-a propus obiective ambițioase de îmbunătățire a securității nucleare în întreaga lume, implementând programele sale internaționale [9] .

Până la sfârșitul anilor 1980, ritmul construcției centralelor nucleare a încetinit semnificativ. Cu toate acestea, în 1996, ponderea energiei nucleare în producția mondială de energie electrică a atins un vârf de 17,6%.

Catastrofa de la centrala nucleară Fukushima-1 , care a avut loc în martie 2011 în Japonia, a avut un impact mare asupra energiei nucleare . A apărut ca urmare a impactului asupra centralei nucleare a unui cutremur puternic și a tsunami -ului care a urmat .

Generare de energie

În 2018, în total, centralele nucleare din lume au generat 2560 TWh de energie electrică [10] , ceea ce a reprezentat 10,8% din producția mondială de energie electrică. La jumătatea anului 2019, numărul de unități nucleare în funcțiune (cu excepția celor oprite temporar) în lume este de 453 [10] .

Liderii mondiali în producția de energie electrică nucleară pentru 2018 au fost [10] [11] :

Jumătate din producția mondială de energie nucleară provine din Statele Unite și Franța.

Cea mai mare centrală nucleară din Europa este centrala nucleară Zaporojie din orașul Energodar ( regiunea Zaporojie , Ucraina ), a cărei construcție a început în 1980; din 1996, acolo funcționează 6 unități de putere cu reactoare VVER-1000 cu o capacitate totală de 6,0 GW(e) .

Cea mai mare centrală nucleară din lume (din punct de vedere al capacității instalate) - centrala nucleară Kashiwazaki-Kariwa (din 1997) este situată în orașul japonez Kashiwazaki , prefectura Niigata . Are cinci reactoare cu apă fierbinte (BWR) și două reactoare avansate cu apă fierbinte (ABWR), cu o capacitate instalată combinată de 8,212 GW(e) . Cu toate acestea, stația nu a mai generat energie electrică din 2011. Prin urmare, cea mai mare centrală nucleară în funcțiune din lume este centrala nucleară canadiană Bruce cu opt reactoare nucleare cu apă grea (PHWR) de tip CANDU cu o capacitate instalată de 6.797 GW (e) . Aceasta este urmată de centrala nucleară sud-coreeană Kori, cu șapte unități de putere operaționale ( PWR ) cu o capacitate instalată de 6,254 GW(e) .

Starea actuală și perspective

Centralele nucleare sunt folosite de 31 de țări. Marea majoritate a centralelor nucleare sunt situate în Europa, America de Nord, Orientul Îndepărtat din Asia și pe teritoriul fostei URSS, în timp ce nu există aproape niciuna în Africa și deloc în Australia și Oceania. În lume funcționează 451 de reactoare nucleare cu o capacitate totală de 394 GW [12] [13] . Alte 41 de reactoare nu au produs energie electrică de 1,5 până la 20 de ani, 40 dintre ele fiind în Japonia .

Potrivit raportului privind starea industriei nucleare [12] , în 2016 industria este în declin. Vârful producției de energie nucleară a fost înregistrat în 2006 (2660 TWh ). Ponderea energiei nucleare în producția globală de electricitate a scăzut de la 17,6% în 1996 la 10,7% în 2015. 158 de reactoare au fost închise definitiv. Vârsta medie a unui reactor închis este de 25 de ani. În plus, construcția a 6 reactoare se desfășoară oficial de mai bine de 15 ani.

În ultimii 10 ani, 47 de unități de putere au fost puse în funcțiune în lume , aproape toate fiind situate fie în Asia (26 în China), fie în Europa de Est. Două treimi din reactoarele aflate în prezent în construcție se află în China , India și Rusia . RPC implementează cel mai ambițios program de construcție de noi centrale nucleare, iar aproximativ o duzină de alte țări construiesc centrale nucleare sau dezvoltă proiecte pentru construcția acestora. Ținând cont de punerea în funcțiune a FNPP Akademik Lomonosov , în Rusia funcționează unsprezece stații [14] .

În același timp, în lume există tendințe opuse de stagnare și chiar de abandonare a energiei nucleare . Ca unii lideri ai energiei nucleare ( SUA , Franța , Japonia ) și unele alte țări au închis o serie de centrale nucleare. Italia a devenit singura țară care a închis toate centralele nucleare existente și a abandonat complet energia nucleară. Belgia , Germania , Spania , Elveția urmăresc o politică pe termen lung de eliminare treptată a energiei nucleare. Lituania , Kazahstanul nu au temporar energie nucleară, deși intenționează să construiască altele noi în loc de centrale nucleare închise. Austria , Cuba , Libia , Coreea de Nord , Polonia , din motive politice, economice sau tehnice, și-au oprit programele nucleare înainte de a lansa primele centrale nucleare, care au fost demarate prin construcție, deși ultimele două țări plănuiesc să construiască din nou centrale nucleare. . Anterior, Armenia a refuzat energia nucleară , dar apoi singura sa centrală nucleară a fost repusă în funcțiune. Olanda , Taiwan , Suedia , care au centrale nucleare , plănuiau să abandoneze energia nucleară, deși au suspendat astfel de activități deocamdată. Australia , Azerbaidjan , Ghana , Grecia , Georgia , Danemarca , Irlanda , Liechtenstein , Luxemburg , Malaezia , Malta , Noua Zeelandă , Norvegia , Portugalia , Filipine au avut, de asemenea, mai devreme, dar au abandonat programe de energie nucleară . Perspectivele construirii anunțate de noi centrale nucleare în cazurile unor țări ridică și ele îndoieli.

Există o tendință de îmbătrânire a reactoarelor nucleare. Vârsta medie a reactoarelor în exploatare este de 29 de ani. Cel mai vechi reactor în funcțiune se află în Elveția , funcționând de 50 de ani.

În prezent, se dezvoltă proiecte internaționale pentru reactoare nucleare de nouă generație , precum GT-MGR , care promit să îmbunătățească siguranța și să crească eficiența centralelor nucleare.

În 2007, Rusia a început construcția celei de-a doua centrale nucleare plutitoare din lume (după centrala nucleară de la bordul Sturgis ).”), care permite rezolvarea problemei lipsei de energie în regiunile de coastă îndepărtate ale țării [15] . Construcția s-a confruntat cu întârzieri. Centrala nucleară plutitoare a fost dată în exploatare în 2019 (a fost dată în exploatare comercială la 22 mai 2020 [14] ), timpul de construcție a fost de 12 ani.

Mai multe țări, inclusiv Statele Unite ale Americii, Japonia, Coreea de Sud, Rusia și Argentina, dezvoltă minicentrale nucleare cu o capacitate de aproximativ 10–20 MW în scopul furnizării de căldură și electricitate industriilor individuale, complexelor rezidențiale și , pe viitor, case individuale. Se presupune că reactoarele de dimensiuni mici (vezi, de exemplu, Hyperion NPP ) pot fi create folosind tehnologii sigure care reduc foarte mult posibilitatea de scurgere a materialului nuclear [16] . Un mic reactor CAREM25 este în construcție în Argentina. Prima experiență de utilizare a minicentralelor nucleare a fost primită de URSS ( Bilibino NPP ).

În 2019, a devenit cunoscut și faptul că China State Nuclear Corporation (CNNC) intenționează să înceapă construcția primei centrale nucleare plutitoare din China [17] .

Clasificare

După tipul de reactor

Centralele nucleare sunt clasificate în funcție de tipul de reactoare utilizate :

După tipul de energie eliberată

În funcție de tipul de energie furnizată, centralele nucleare pot fi împărțite în:

Cum funcționează


Figura prezintă o diagramă a funcționării unei centrale nucleare cu un reactor de putere cu dublu circuit răcit cu apă .

Energia eliberată în miezul reactorului este transferată la agentul de răcire primar . Apoi, lichidul de răcire intră în schimbătorul de căldură ( generatorul de abur ), unde încălzește apa din circuitul secundar până la fierbere. Aburul rezultat intră în turbinele care rotesc generatoarele electrice . La ieșirea din turbine, aburul intră în condensator , unde este răcit de o cantitate mare de apă care vine din rezervor.

Compensatorul de presiune este o structură destul de complexă și voluminoasă, care servește la egalizarea fluctuațiilor de presiune din circuit în timpul funcționării reactorului, care apar din cauza expansiunii termice a lichidului de răcire. Presiunea din primul circuit poate ajunge până la 160 de atmosfere ( VVER-1000 ).

Pe lângă apă, topiturile de metal pot fi utilizate și în diferite reactoare ca lichid de răcire și lichid de răcire: sodiu , plumb, aliaj eutectic de plumb cu bismut etc. Utilizarea lichidelor de răcire din metal face posibilă simplificarea designului carcasei miezului reactorului. (spre deosebire de circuitul de apă, presiunea din circuitul de metal lichid nu depășește valoarea atmosferică), scăpați de compensatorul de presiune.

Numărul total de circuite poate varia pentru diferite reactoare, diagrama din figură este prezentată pentru reactoare de tip VVER (reactor de putere cu apă sub presiune). Reactoarele de tip RBMK (High Power Channel Type Reactor) utilizează un circuit de apă, reactoare cu neutroni rapidi  - două circuite de sodiu și unul de apă, proiectele avansate ale reactoarelor SVBR-100 și BREST implică o schemă cu dublu circuit, cu un lichid de răcire greu în circuitul primar si apa in al doilea .

Dacă nu este posibil să se utilizeze cantități mari de apă pentru a condensa aburul, în loc să se folosească un rezervor, apa poate fi răcită în turnuri speciale de răcire ( turnuri de răcire ), care, datorită dimensiunii lor, sunt de obicei partea cea mai vizibilă a o centrală nucleară.

Centrală nucleară

Rusia este una dintre puținele țări în care opțiunile pentru construirea de centrale nucleare sunt luate în considerare cu seriozitate. Acest lucru se explică prin faptul că în Rusia există un sistem centralizat de încălzire a apei a clădirilor, în prezența căruia este recomandabil să se utilizeze centrale nucleare pentru a obține nu numai energie electrică, ci și termică (similar cu CHP ). Primele proiecte ale unor astfel de stații au fost dezvoltate încă din anii 70 ai secolului XX, însă, datorită debutului la sfârșitul anilor 1980. revoluțiile economice și opoziția publică dură până la capăt, niciuna dintre ele nu a fost pusă în aplicare. Excepție este centrala nucleară Bilibino de capacitate mică, care furnizează căldură și electricitate orașului Bilibino din Arctica (5546 [18] oameni) și întreprinderilor miniere locale, precum și reactoarelor de apărare (a căror sarcină principală este producția de plutoniu ):

De asemenea, a început construcția următoarelor AST bazate pe reactoare similare în principiu cu VVER-1000 :

Construcția tuturor celor trei AST-uri a fost oprită în a doua jumătate a anilor 1980 sau începutul anilor 1990.

În prezent (2006), concernul Rosenergoatom intenționează să construiască o centrală nucleară plutitoare pentru Arkhangelsk , Pevek (în 2020 a fost pusă în funcțiune comercială [14] ) și alte orașe polare bazate pe reactorul KLT-40 utilizat pe nuclear . spărgătoare de gheață . Există o variantă a unui mic AST nesupravegheat bazat pe reactorul Elena și o centrală mobilă (pe cale ferată) Angstrem .

În Ucraina, o serie de orașe sunt încălzite de centrala nucleară, inclusiv Energodar , care este încălzită de cea mai mare centrală nucleară din Europa .

Avantaje și dezavantaje

Principalul avantaj este independența practică față de sursele de combustibil datorită cantității mici de combustibil utilizat. De exemplu, 54 de ansambluri de combustibil cu o greutate totală de 41 de tone per unitate de putere cu un reactor VVER-1000 în 1–1,5 ani (pentru comparație, Troitskaya GRES cu o capacitate de 2000 MW arde două trenuri feroviare de cărbune pe zi ). Costul transportului combustibilului nuclear, spre deosebire de cel tradițional, este minim. În Rusia, acest lucru este deosebit de important în partea europeană, deoarece livrarea cărbunelui din Siberia este prea scumpă.

Un avantaj uriaș al unei centrale nucleare este curățenia relativă a mediului. La TPP, emisiile totale anuale de substanțe nocive, care includ dioxid de sulf , oxizi de azot , oxizi de carbon , hidrocarburi , aldehide și cenușă zburătoare, la 1000 MW de capacitate instalată variază de la aproximativ 13.000 de tone pe an pentru gaz și până la 165.000 de tone pentru TPP-uri de cărbune pulverizat . Astfel de emisii la centralele nucleare apar în cazuri rare când sunt activate generatoarele diesel de rezervă. O centrală termică cu o capacitate de 1000 MW consumă 8 milioane de tone de oxigen pe an pentru oxidarea combustibilului, în timp ce centralele nucleare nu consumă oxigen [20] .

În plus, o eliberare specifică mai mare (pe unitate de energie electrică produsă) de substanțe radioactive este produsă de o centrală pe cărbune. Cărbunele conține întotdeauna substanțe radioactive naturale ; atunci când cărbunele este ars, acestea intră aproape complet în mediul extern. Totodată, activitatea specifică a emisiilor de la termocentrale este de câteva ori mai mare decât la centralele nucleare [21] [22] .

Singurul factor în care centralele nucleare sunt inferioare din punct de vedere al mediului față de CPP-urile tradiționale este poluarea termică cauzată de consumul mare de apă de proces pentru condensatoarele turbinelor de răcire , care este puțin mai mare pentru centralele nucleare datorită eficienței mai scăzute (nu mai mult de 35%). . Cu toate acestea, acest factor este important pentru ecosistemele acvatice , iar centralele nucleare moderne au în principal propriile lor rezervoare de răcire create artificial sau sunt complet răcite de turnuri de răcire . De asemenea, unele centrale nucleare elimină o parte din căldură pentru nevoile de încălzire și alimentare cu apă caldă a orașelor , ceea ce reduce pierderile neproductive de căldură.

Există proiecte existente și de perspectivă pentru utilizarea căldurii „excesului” în complexe energetico-biologice ( piscicultura , cultura stridiilor , încălzirea serelor etc.). În plus, în viitor, este posibilă implementarea proiectelor de combinare a centralelor nucleare cu turbine cu gaz , inclusiv ca „superstructuri” la centralele nucleare existente, care pot atinge o eficiență similară cu cea a centralelor termice [23] [24 ]. ] [25] [26] .

Pentru majoritatea țărilor, inclusiv Rusia, producția de energie electrică la centralele nucleare nu este mai scumpă decât la centralele termice pe cărbune pulverizat și, cu atât mai mult, la centralele termice cu motorină . Avantajul centralelor nucleare în ceea ce privește costul energiei electrice produse este remarcat mai ales în timpul așa-numitelor crize energetice care au început la începutul anilor '70. Scăderea prețului petrolului reduce automat competitivitatea centralelor nucleare.

Costurile construcției centralei nucleare variază în funcție de proiect. Conform estimărilor din 2007, compilate pe baza proiectelor implementate în anii 2000, acestea sunt de aproximativ 2300 USD per kW de energie electrică, această cifră poate scădea odată cu construcția în masă (1200 USD pentru centrale termice pe cărbune, 950 USD pe gaz) [ 27] . Previziunile pentru anul 2012 privind costul proiectelor aflate în curs de implementare converg spre cifra de 2.000 USD per kW (35% mai mare decât la cărbune, 45% la termocentrale pe gaz) [28] . Începând cu 2018, proiectele rusești bazate pe VVER-1000/1200 rusesc costă aproximativ 140.000 de ruble (2200 USD) per kW de capacitate instalată, proiectele străine bazate pe VVER-1000/1200 rusesc sunt de 2 ori mai scumpe.

Principalul dezavantaj al centralelor nucleare îl reprezintă consecințele grave ale accidentelor , pentru a evita care centrale nucleare sunt dotate cu cele mai complexe sisteme de siguranță cu rezerve multiple și redundanță , asigurând excluderea topirii miezului chiar și în cazul unui accident de bază de proiectare maximă. [20] . În același timp, lumea operează reactoare care nu au sistemele importante de siguranță cerute de standardele de siguranță din anii 1970.

O problemă serioasă pentru centralele nucleare este eliminarea acestora după epuizarea resursei; conform estimărilor, aceasta poate reprezenta până la 20% din costul construcției lor [20] .

Din mai multe motive tehnice, este extrem de nedorit ca centralele nucleare să lucreze în moduri de manevră, adică să acopere partea variabilă a programului de sarcină electrică [20] .

Un alt dezavantaj al centralelor nucleare este dificultatea procesării combustibilului nuclear uzat.

Emisii

Orice centrală nucleară care funcționează are un impact asupra mediului în trei moduri:

În timpul funcționării unui reactor al unei centrale nucleare, activitatea totală a materialelor fisionabile crește de milioane de ori. Cantitatea și compoziția emisiilor de radionuclizi de gaz și aerosoli în atmosferă depind de tipul de reactor, durata de funcționare, puterea reactorului, eficiența tratării gazelor și apei. Emisiile gazoase și aerosoli sunt supuse unui sistem complex de purificare necesar pentru a le reduce activitatea, iar apoi sunt eliberate în atmosferă printr-o conductă de ventilație.

Principalele componente ale emisiilor de gaze și aerosoli sunt gazele radioactive inerte, aerosolii produșilor de fisiune radioactivă și produșii de coroziune activați și compușii volatili ai iodului radioactiv [29] . În total, din combustibilul cu uraniu se formează aproximativ 300 de radionuclizi diferiți în reactorul centralei nucleare prin fisiunea atomilor, dintre care mai mult de 30 pot intra în atmosferă [30] . Printre ei:

Izotop Jumătate de viață
iod-129 17 Ma
carbon-14 5730 de ani
cesiu-137 30 de ani
tritiu 12,3 ani
cripton 10,6 ani
iod-131 8 zile
xenon-133 5,27 zile
iod-133 20,8 ore
argon-41 1,82 ore
cripton-87 78 min
xenon-138 17 min
azot-16 7,35 sec

Gazele rezultate prin microfisurile tijelor de combustibil (există 48 de mii de bare de combustibil în reactorul VVER-1000 ), precum și în procesul de extragere a tijelor de combustibil în timpul înlocuirii lor periodice, intră în lichidul de răcire. Conform statisticilor, una din 5000 de bare de combustibil are unele daune serioase la placare, ceea ce facilitează intrarea produselor de fisiune în lichidul de răcire. Reglementările de funcționare ale centralelor nucleare rusești permit prezența a până la 1% din barele de combustibil cu un reținere deteriorat.

Un reactor de tip VVER generează aproximativ 40.000 Ci de emisii gazoase radioactive pe an. Cele mai multe dintre ele sunt reținute de filtre sau se descompun rapid, pierzându-și radioactivitatea. În același timp, reactoarele de tip RBMK produc un ordin de mărime mai multe emisii gazoase decât reactoarele de tip VVER. Eliberarea medie zilnică de gaze radioactive și aerosoli la CNE Kursk în 1981-1990 și CNE Smolensk în 1991-1992 a atins 600-750 Ci/zi . În medie, pe zi pe teritoriul Rusiei, emisiile de gaze de la centralele nucleare s-au ridicat la aproximativ 800 Ci până în 1993 (pentru un an - aproximativ 300 mii Ci ).

Cea mai mare parte a radioactivității emisiilor de gaze și aerosoli este generată de radionuclizi de scurtă durată și se descompune fără a deteriora mediul în câteva ore sau zile. Pe lângă emisiile gazoase obișnuite, din când în când, centralele nucleare eliberează în atmosferă o cantitate mică de radionuclizi - produse de coroziune ai reactorului și a circuitului primar, precum și fragmente de fisiune a uraniului. Ele pot fi urmărite pe câteva zeci de kilometri în jurul oricărei centrale nucleare [31] .

Siguranța centralelor nucleare

Rostekhnadzor supraveghează siguranța centralelor nucleare rusești .

Protecția muncii este reglementată de următoarele documente:

  1. Reguli pentru protecția muncii în timpul funcționării echipamentelor termomecanice și a rețelelor de încălzire a centralelor nucleare ale Energoatom Concern OJSC . STO 1.1.1.02.001.0673-2006

Securitatea nucleară și a radiațiilor este reglementată de următoarele documente:

  1. Prevederi generale pentru asigurarea securitatii centralelor nucleare . NP-001-15
  2. Reguli de securitate nucleară pentru instalațiile de reactoare la centralele nucleare . NP-082-07
  3. Legea federală nr. 170-FZ din 21 noiembrie 1995 „Cu privire la utilizarea energiei atomice”

Securitatea radiațiilor este reglementată de următoarele documente:

  1. Reguli sanitare pentru proiectarea și exploatarea centralelor nucleare (SP AS-03)
  2. Reguli sanitare de bază pentru asigurarea siguranței împotriva radiațiilor (OSPORB 99/2010)
  3. Reguli de siguranță împotriva radiațiilor pentru exploatarea centralelor nucleare (PRB AS-99)
  4. Standarde de siguranță împotriva radiațiilor (NRB-99/2009)
  5. Legea federală „Cu privire la bunăstarea sanitară și epidemiologică a populației”.

Durata de viață și uzura echipamentului

Durata de viață a unei centrale nucleare este limitată, în special, de modificări ale proprietăților mecanice, omogenitatea materialului și o încălcare a formei geometrice a elementelor structurale ale reactorului sub acțiunea radiației [32] . În timpul construcției primei centrale nucleare din Statele Unite, experții au considerat că contribuția acestui efect este atât de mare încât nu va permite reactorului să funcționeze mai mult de 100 de zile, dar acum durata de viață a reactoarelor NPP este estimată în unele cazuri. până la 60 de ani [33] , iar pentru CNE Sarri din Statele Unite în 2015 a fost solicitat permis pentru o prelungire de 80 de ani și este planificat să se solicite același permis pentru CNE Peach Bottom [34] [35] .

Principalul parametru limitator al resursei pentru vasele sub presiune VVER este schimbarea temperaturii critice a tranziției ductil-casabil a metalului de bază și a metalului de sudură. Schimbarea temperaturii crește cu fluența neutronică rapidă F , deși este de obicei mai lentă decât fluenta (proporțională cu F 0,33...1,0 ). Restaurarea vaselor reactorului iradiat și extinderea duratei de viață în unele cazuri este posibilă cu recoacere specială a vasului, dar această metodă nu este aplicabilă tuturor materialelor din vase și cusături. A doua problemă serioasă de știință a materialelor a reactoarelor este fragilizarea prin radiații a dispozitivelor interne, a cărei deformare datorită umflării prin radiații a oțelului și creșterii tensiunilor termoelastice duce la faptul că modificările mari ulterioare ale tensiunilor termice, împreună cu un nivel ridicat de statică. tensiuni, pot duce la defecțiuni la oboseală [33] [36] .

Durata de funcționare standard a unităților nucleare este stabilită de guvernul unei anumite țări pe baza duratei de viață de proiectare a unui anumit tip de unitate de putere. Această perioadă este de obicei de 30-40 de ani. Ca urmare a studiilor unităților și ansamblurilor unității de alimentare și, dacă este necesar, luării de măsuri pentru refacerea acestora, durata de viață poate fi prelungită cu zeci de ani dincolo de perioada de proiectare. Prelungirea vieții este o măsură foarte rentabilă; Astfel, pentru reactorul VVER-1000 , costul prelungirii duratei de viață cu 10 (20) ani este estimat la 76 (89) milioane de dolari, în timp ce profitul din exploatare în aceste perioade este de 970 (1300) milioane de dolari [33] . În Rusia, durata de funcționare standard a majorității tipurilor de unități de putere este de 30 de ani [37] [38] . Funcționarea reactoarelor VVER și RBMK de prima generație din Rusia a fost extinsă la 45 de ani, iar cea a VVER de a doua generație la 55 de ani [39] . Reactoarele noi sunt uneori construite pentru a înlocui reactoarele vechi care se apropie de data standard de dezafectare. Un exemplu tipic este LNPP-2 , care este construit în orașul Soșnovy Bor pentru a înlocui LNPP -1, care se apropie de dezafectare . În SUA, este obișnuit ca operatorii centralei să obțină o licență pentru a opera un nou reactor timp de 40 de ani. Ulterior, operatorii pot solicita prelungirea licenței până la 60 de ani. Câteva zeci de astfel de autorizații au fost deja acordate [40] . În 2015, a fost depusă prima cerere de prelungire a licenței cu până la 80 de ani pentru două unități electrice ale centralei nucleare Sarri din Virginia [34] [35] . Vârsta medie a reactoarelor americane este de 35,6 ani. Franța nu are o limită de viață. Centralele nucleare sunt inspectate o dată la 10 ani, drept urmare se reînnoiește licența dacă respectă standardele de siguranță. Vârsta medie a reactoarelor franceze este de 29 de ani. Autoritatea franceză de siguranță nucleară (Autorité de sûreté nucléaire) și-a anunțat intenția de a acorda permisiunea de exploatare a reactoarelor pentru mai mult de 40 de ani. Conform noilor reglementări japoneze de securitate nucleară, operatorii centralelor nucleare pot solicita permisiunea de a continua operarea reactorului pentru mai mult de 40 de ani. Agenția guvernamentală trebuie să permită sau să interzică exploatarea [12] [41] .

Cele mai vechi reactoare în funcțiune (aproximativ 50 de ani):

Cel mai vechi reactor în funcțiune din Rusia (peste 48 de ani):

Tranziția la utilizarea combustibilului nuclear cu ciclu închis

În septembrie 2016, oamenii de știință nucleari ruși au testat cu succes la capacitate maximă o nouă și cea mai puternică unitate de putere din lume cu un reactor cu neutroni rapid - BN-800 al CNE Beloyarsk . Odată cu producția de combustibil MOX lansată cu un an mai devreme, Rusia a devenit lider în tranziția către un ciclu închis de utilizare a combustibilului nuclear, care va permite omenirii să obțină o resursă energetică aproape inepuizabilă prin reciclarea deșeurilor nucleare, deoarece energia nucleară convențională. centralele folosesc doar 3% din potenţialul energetic al combustibilului nuclear [4] . Utilizarea deșeurilor și a plutoniului de calitate pentru arme în astfel de reactoare poate reduce semnificativ cantitatea de reziduuri îngropate și poate reduce timpul de înjumătățire al acestora la 200-300 de ani.

Rusia ocupă primul loc în lume în dezvoltarea tehnologiilor pentru construcția unor astfel de reactoare, deși multe țări dezvoltate fac acest lucru încă din anii 1950. Prima unitate de putere cu un reactor cu neutroni rapidi BN-350 a fost lansată în URSS în 1973 și a funcționat în Aktau până în 1999 . A doua unitate de alimentare a fost instalată la CNE Beloyarsk în 1980 ( BN-600 ) și a funcționat neîntrerupt până în prezent; în 2010, durata de viață a fost prelungită cu 10 ani [4] .

Producția de hidrogen

Guvernul SUA a adoptat Inițiativa privind hidrogenul atomic. Se lucrează (cu Coreea de Sud ) pentru a crea o nouă generație de reactoare nucleare capabile să producă cantități mari de hidrogen . INEEL (Idaho National Engineering Environmental Laboratory) prezice că o unitate a centralei nucleare de următoarea generație va produce zilnic hidrogen echivalent cu 750.000 de litri de benzină .

Se finanțează cercetări privind posibilitățile de producere a hidrogenului la centralele nucleare existente [42] .

Energie de fuziune

Și mai interesantă, deși o perspectivă relativ îndepărtată, este utilizarea energiei de fuziune nucleară . Reactoarele termonucleare sunt calculate pentru a consuma mai puțin combustibil pe unitatea de energie și atât acest combustibil în sine ( deuteriu , litiu , heliu-3 ) cât și produsele lor de fuziune nu sunt radioactive și, prin urmare, sigure pentru mediu.

Din 2006 până în prezent, a fost în funcțiune reactorul termonuclear experimental EAST din Hefei , China , unde în 2009 factorul de eficiență energetică a depășit pentru prima dată unitatea [43] , iar în 2016 a fost posibilă păstrarea plasmei cu un temperatura de 5⋅10 7 K în 102 secunde [44] .

În prezent, cu participarea Rusiei , SUA, Japoniei și Uniunii Europene în sudul Franței la Cadarache , este în derulare construcția reactorului termonuclear experimental internațional ITER .

Memorie

În filatelie

Vezi și

Note

  1. ↑ Prevederile generale pentru asigurarea securității centralelor nucleare conțin următoarea definiție formală a centralelor nucleare: O centrală nucleară este o instalație nucleară de producere a energiei în moduri și condiții de utilizare specificate, situată pe teritoriul definit de proiect, în care un reactor nuclear (reactoare) și un set de sisteme, dispozitive, echipamente și structuri necesare cu lucrătorii necesari ( personal ), destinate producerii de energie electrică.
  2. ↑ Reactor de grafit | ornl.gov
  3. ↑ Martsinkevici, Boris Leonidovici . Atom pașnic în gheața arctică ⋆ Geoenergetics.ru . Geoenergie . Geoenergie (16 decembrie 2019). Preluat la 17 decembrie 2019. Arhivat din original la 17 decembrie 2019.
  4. ↑ 1 2 3 Rusia face următorii pași pentru a trece la un ciclu închis al combustibilului nuclear (legătură inaccesibilă) . Site-ul oficial al companiei Rosatom . www.rosatominternational.com (29 noiembrie 2016). Preluat la 17 decembrie 2019. Arhivat din original la 17 decembrie 2019. 
  5. ↑ Istoria creării primei centrale nucleare din lume (link inaccesibil) . Preluat la 11 martie 2020. Arhivat din original la 5 august 2004. 
  6. ↑ Reactor de grafit  (link inaccesibil)  : [ arh. 11/02/2013 ]. — Laboratorul Național OAK Ridge.
  7. ↑ Galeria foto Graphite Reactor (link indisponibil) (31 octombrie 2013). Preluat la 16 iulie 2016. Arhivat din original la 2 noiembrie 2013. 
  8. ↑ Westcott, Ed. Prima centrală atomică la reactorul de grafit X-10  : [ ing. ]  : [fotografie]. - 1948. - 3 septembrie. — 5221-2 DOE.
  9. ↑ WANO. Centrul Regional Moscova Arhivat 11 iunie 2009.
  10. ↑ 1 2 3 World Nuclear Generation and Capacity - Nuclear Energy Institute Arhivat la 23 august 2017 la Wayback Machine .
  11. ↑ Top 15 țări generatoare de energie nucleară . Preluat la 27 septembrie 2019. Arhivat din original la 6 martie 2020.
  12. ↑ 1 2 3 The World Nuclear Industry Status Report 2016 . Preluat la 14 iulie 2016. Arhivat din original la 17 august 2016.
  13. ↑ PRIS - Rapoarte diverse - Cota nucleară . Preluat la 2 august 2018. Arhivat din original la 2 august 2018.
  14. ↑ 1 2 3 „De astăzi, proiectul de construire a unei centrale termice nucleare plutitoare în orașul Pevek, regiunea autonomă Chukotka poate fi considerat finalizat cu succes. Acum a devenit pe bună dreptate a unsprezecea centrală nucleară operată industrial din Rusia și cea mai nordică din lume.” Rusia a pus în funcțiune comercială prima centrală nucleară plutitoare din lume . Preluat la 22 mai 2020. Arhivat din original la 29 mai 2020.
  15. ↑ Andrei Jukov. Petersburg a lansat prima centrală nucleară plutitoare din lume . RBC daily (30 iunie 2010). Preluat la 4 octombrie 2010. Arhivat din original la 23 august 2011.
  16. ↑ Portable NPP Hyperion a fost pus în vânzare Arhivat 11 decembrie 2008.
  17. ↑ China va construi prima centrală nucleară plutitoare națională . Preluat la 21 martie 2019. Arhivat din original la 22 martie 2019.
  18. ↑ Tabelul 5. Populația Rusiei, districtele federale, entitățile constitutive ale Federației Ruse, districtele urbane, districtele municipale, districtele municipale, așezările urbane și rurale, așezările urbane, așezările rurale cu o populație de 3.000 de persoane sau mai mult . Rezultatele recensământului populației din toată Rusia 2020 . Începând cu 1 octombrie 2021. Volumul 1. Mărimea și distribuția populației (XLSX) . Preluat la 1 septembrie 2022. Arhivat din original la 1 septembrie 2022.
  19. ↑ Reactorul ADE-2 al MCC FSUE a fost oprit pe 15 aprilie 2010 la ora 12.00, ora Krasnoyarsk (link inaccesibil - istoric ) . Uzina minieră și chimică (Zheleznogorsk) (15 aprilie 2010). Preluat: 18 octombrie 2010.   (link indisponibil)
  20. ↑ 1 2 3 4 ed. prof . A. D. Trukhnia. Fundamentele energiei moderne / ed. Membru corespondent al Academiei Ruse de Științe E. V. Ametistova . - M . : Editura MPEI , 2008. - T. 1. - S. 174-175. — 472 p. — ISBN 978 5 383 00162 2 .
  21. ↑ Întrebări frecvente (link nu este disponibil) . Atomenergoprom . Consultat la 9 septembrie 2010. Arhivat din original pe 17 iunie 2011. 
  22. ↑ P. Şompolov. Emisiile de la centralele nucleare , în practică , sunt de sute de ori mai mici decât cele permise . energyland.ru (14 august 2009). Consultat la 9 septembrie 2010. Arhivat din original pe 23 august 2011.
  23. ↑ E. A. Boyko. Apele uzate din termocentrale si tratarea acestora . - Krasnoyarsk: Universitatea Tehnică de Stat din Krasnoyarsk , 2005. - P. 4-7. - 11 s. Copie arhivată (link indisponibil) . Data accesului: 16 octombrie 2010. Arhivat din original la 5 ianuarie 2012. 
  24. ↑ Poluarea termică . Marea Enciclopedie a petrolului și gazelor. Consultat la 4 octombrie 2010. Arhivat din original pe 16 octombrie 2012.
  25. ↑ V. I. Basov, M. S. Doronin, P. L. Ipatov, V. V. Kashtanov, E. A. Larin, V. V. Severinov, V. A. Hrustalev, Yu. V. Chebotarevskii. Eficiența regională a proiectelor CNE / Ed. P. L. Ipatova . - M . : Energoatomizdat, 2005. - S. 195-196. — 228 p. — ISBN 5 283 00796 0 .
  26. ↑ E. D. Domashev, A. Yu. Zenyuk, V. A. Reisig, Yu. M. Kolesnichenko. Câteva abordări pentru rezolvarea problemei prelungirii duratei de viață a unităților de alimentare ale centralelor nucleare ucrainene  Promyshlennaya Teplotekhnika. - Academia Națională de Științe a Ucrainei , 2001. - V. 23 , Nr. 6 . - S. 108-112 .
  27. ↑ Favorsky O.N. Despre sectorul energetic al Rusiei în următorii 20-30 de ani  // Buletinul Academiei Ruse de Științe . - 2007. - T. 77 , nr. 2 . - S. 121-127 . — ISSN 0869-5873 .  (link indisponibil)
  28. ↑ Thomas S. Economia energiei nucleare . Fundația Heinrich Böll (12-05). Consultat la 6 mai 2012. Arhivat din original la 30 mai 2012.
  29. ↑ Sistem integrat de curățare a emisiilor de gaze și aerosoli de la centralele nucleare . - Obninsk-3: CJSC „Progres-Ecologie”, 2008.
  30. ↑ Yablokov A.V. Mitul curățeniei de mediu a energiei nucleare / Amploarea emisiilor de gaze și aerosoli de la centralele nucleare . - M . : Colecționar educațional și metodologic „Psihologie”, 2001. - S. 13-18. — 137 p.
  31. ↑ Industria nucleară Beckman I.N .: Curs de prelegeri / Prevenirea poluării mediului prin emisiile CNE . - M .: Facultatea de Chimie a Universităţii de Stat din Moscova . - P. 2-4. — 26 s.
  32. ↑ Mordkovich V.N. Radiation defects // Physical Encyclopedia  : [în 5 volume] / Cap. ed. A. M. Prohorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1994. - V. 4: Poynting - Robertson - Streamers. - S. 203-204. - 704 p. - 40.000 de exemplare.  - ISBN 5-85270-087-8 .
  33. ↑ 1 2 3 Neklyudov I. M. Starea și problemele materialelor reactoarelor nucleare din Ucraina // Questions of Atomic Science and Technology. - 2002. - S. 3-10. — (Seria: Fizica daunelor radiațiilor și Știința materialelor cu radiații (81)).
  34. ↑ 1 2 Surry pentru a căuta o operațiune de 80 de ani Arhivat 5 iunie 2016 la Wayback Machine . Nucl Engineering Int.
  35. ↑ 1 2 Exelon va căuta licență pentru a conduce o centrală nucleară timp de 80 de ani - Bloomberg . Consultat la 29 septembrie 2017. Arhivat din original la 12 noiembrie 2017.
  36. ↑ Alekseenko N. N., Amaev A. D., Gorynin I. V., Nikolaev V. A. Daune provocate de radiații ale oțelului reactoarelor cu apă sub presiune / Ed. I. V. Gorynina. - M. : Energoizdat, 1981. - 192 p.
  37. ↑ NP 017-2000. Cerințe de bază pentru prelungirea duratei de viață a unei centrale nucleare. Aprobat prin Decretul nr. 4 al Gosatomnadzor al Rusiei din 18 septembrie 2000
  38. ↑ Noi evoluții în industria nucleară. Despre prelungirea duratei de exploatare a unei centrale nucleare . Preluat la 20 mai 2016. Arhivat din original la 23 iunie 2016.
  39. ↑ Engovatov I. A., Bylkin B. K. Dezafectarea instalațiilor nucleare (pe exemplul centralelor nucleare): Manual . - M. : MGSU, 2015. - 128 p. — ISBN 978-5-7264-0993-1 .
  40. ↑ Aproape toate centralele nucleare din SUA necesită o prelungire a duratei de viață în ultimii 60 de ani pentru a funcționa după 2050 - Administrația de Informații privind Energiile din SUA (EIA) . Data accesului: 27 februarie 2016. Arhivat din original pe 5 martie 2016.
  41. ↑ The World Nuclear Industry Status Report 2014 . Consultat la 16 decembrie 2014. Arhivat din original la 26 decembrie 2014.
  42. ↑ Alan Mammother. Cum să pui bazele unei economii cu hidrogen în  SUA . www.greenbiz.com . Preluat la 6 decembrie 2020. Arhivat din original la 1 noiembrie 2020.
  43. ↑ Termonuclear a ieșit din zero - arhiva Gazeta.Ru
  44. ↑ Oamenii de știință termonucleari chinezi au primit o temperatură record (5 februarie 2016). Consultat la 11 noiembrie 2017. Arhivat din original la 23 aprilie 2016.

Link -uri

Literatură

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii