АЭС: прынцып працы і прылада. Гісторыя стварэння АЭС

У сярэдзіне ХХ стагоддзя лепшыя розумы чалавецтва ўпарта працавалі адразу над двума задачамі: над стварэннем атамнай бомбы, а таксама над тым, як можна выкарыстоўваць энергію атама ў мірных мэтах. Так з'явіліся першыя ў свеце атамныя электрастанцыі. У чым заключаецца прынцып працы АЭС? І дзе ў свеце размешчаны найбуйнейшыя з гэтых электрастанцый?

Гісторыя і асаблівасці ядзернай энергетыкі

"Энергія - усяму галава" - менавіта так можна перафразаваць вядомую прыказку, улічваючы аб'ектыўныя рэаліі XXI стагоддзя. З кожным новым вітком тэхнічнага прагрэсу чалавецтву неабходна ўсё большае яе колькасць. Сёння энергія "мірнага атаму" актыўна выкарыстоўваецца ў эканоміцы і вытворчасці, і не толькі ў энергетыцы.

Электраэнергія, што вырабляецца на так званых АЭС (прынцып працы якіх вельмі просты па сваёй сутнасці), шырока выкарыстоўваецца ў прамысловасці, засваенні космасу, медыцыне і сельскай гаспадарцы.

Ядзернай энергетыкай называецца галіна цяжкай прамысловасці, здабываць цеплавую і электраэнергію з кінэтычнай энергіі атама.

Калі ж з'явіліся першыя АЭС? Прынцып працы падобных электрастанцый савецкія навукоўцы вывучалі яшчэ ў 40-х гадах. Дарэчы, паралельна яны ж адкрывалі і першую атамную бомбу. Такім чынам, атам быў адначасова і "мірным", і смяротным.

У 1948 году І. В. Курчатаў прапанаваў савецкаму ўраду пачаць праводзіць непасрэдныя працы па выманні атамнай энергіі. Двума гадамі пазней у Савецкім Саюзе (у горадзе Обнінску Калужскай вобласці) пачынаецца будаўніцтва самай першай на планеце АЭС.

Прынцып працы ўсіх атамных электрастанцый падобны, а разабрацца ў ім зусім не цяжка. Пра гэта пойдзе гаворка далей.

АЭС: прынцып працы (фота і апісанне)

У аснове работы любой атамнай электрастанцыі ляжыць магутная рэакцыя, якая ўзнікае пры дзяленні ядра атама. У гэтым працэсе часцей за ўсё ўдзельнічаюць атамы ўрану-235 ці ж плутонію. Ядро атамаў дзеліць нейтрон, які трапляе ў іх звонку. Пры гэтым узнікаюць новыя нейтроны, а таксама аскепкі дзялення, якія маюць велізарную кінэтычную энергію. Якраз гэтая энергія і выступае галоўным і ключавым прадуктам дзейнасці любой атамнай станцыі

Так можна апісаць прынцып працы рэактара АЭС. На наступным фота вы можаце паглядзець, як ён выглядае знутры.

Вылучаюць тры асноўных тыпу ядзерных рэактараў:

• канальны рэактар высокай магутнасці (скарочана - РБМК);
• водна-вадзяны рэактар (ВВЭР);
• рэактар на хуткіх нейтронах (БН).

Асобна варта апісаць прынцып працы АЭС у цэлым. Пра тое, як яна працуе, гаворка пойдзе ў наступным артыкуле.

Прынцып працы АЭС (схема)

Атамная электрастанцыя працуе ў пэўных умовах і ў строга зададзеных рэжымах. Акрамя ядзернага рэактара (аднаго або некалькіх), у структуру АЭС ўваходзяць і іншыя сістэмы, адмысловыя будынкі і высокакваліфікаваны персанал. У чым жа заключаецца прынцып працы АЭС? Коратка яго можна апісаць наступным чынам.

Галоўны элемент любой АЭС - гэта ядзерны рэактар, у якім адбываюцца ўсе асноўныя працэсы. Пра тое, што адбываецца ў рэактары, мы пісалі ў папярэднім раздзеле. Ядзернае паліва (як правіла, часцей за ўсё гэта уран) у выглядзе невялікіх чорных таблетак падаецца ў гэты велізарны кацёл.

Энергія, якая выдаткоўваецца падчас рэакцый, якія адбываюцца ў атамным рэактары, пераўтворыцца ў цяпло і перадаецца цепланосбіта (як правіла, гэта вада). Варта адзначыць, што цепланосбіт пры гэтым працэсе атрымлівае і некаторую дозу радыяцыі.

Далей цяпло з цепланосбіта перадаецца звычайнай вадзе (з дапамогай спецыяльных прылад - цеплаабменнікаў), якая ў выніку гэтага закіпае. Вадзяной пар, які пры гэтым утворыцца, круціць турбіну. Да апошняй падлучаны генератар, які і генеруе электрычную энергію.

Такім чынам, па прынцыпе дзеяння АЭС - гэта тая ж цеплавая электрастанцыя. Розніца толькі ў тым, якім спосабам утворыцца пар.

Геаграфія ядзернай энергетыкі

Першая пяцёрка краін па вытворчасці атамнай энергіі выглядае наступным чынам:

1. ЗША.
2. Францыя.
3. Японія.
4. Расія.
5. Паўднёвая Карэя.

Пры гэтым Злучаныя Штаты Амерыкі, выпрацоўваючы ў год каля 864 мільярдаў кВт * гадзіну, вырабляюць да 20% усёй электраэнергіі планеты.

Усяго ў свеце 31 дзяржава эксплуатуе атамныя электрастанцыі. З усіх кантынентаў планеты толькі два (Антарктыда і Аўстралія) цалкам вольныя ад атамнай энергетыкі.

На сённяшні дзень у свеце функцыянуе 388 ядзерных рэактараў. Праўда, 45 з іх ужо паўтара года не выпрацоўвалі электраэнергію. Большая частка ядзерных рэактараў размешчана ў Японіі і ў ЗША. Поўная іх геаграфія прадстаўлена на наступным карце. Зялёным колерам пазначаныя краіны з дзеючымі ядзернымі рэактарамі, паказана таксама іх агульная колькасць у канкрэтнай дзяржаве.

Развіццё ядзернай энергетыкі ў розных краінах

У цэлым, па стане на 2014 год у развіцці ядзернай энергетыкі назіраецца агульны спад. Лідэрамі па будаўніцтву новых атамных рэактараў з'яўляюцца тры краіны: гэта Расія, Індыя і Кітай. Акрамя гэтага, шэраг дзяржаў, якія не маюць атамных электрастанцый, плануюць пабудаваць іх у бліжэйшы час. Да такіх можна аднесці Казахстан, Манголію, Інданэзію, Саудаўскую Аравію і шэраг краін Паўночнай Афрыкі.

З іншага боку, шэраг дзяржаў узялі курс на паступовае скарачэнне колькасці атамных электрастанцый. Да такіх адносіцца Германія, Бельгія і Швейцарыя. А ў некаторых краінах (Італія, Аўстрыя, Данія, Уругвай) ядзерная энергетыка забаронена на заканадаўчым узроўні.

Асноўныя праблемы ядзернай энергетыкі

З развіццём ядзернай энергетыкі звязаная адна істотная экалагічная праблема. Гэта так званае цеплавое забруджванне навакольнага асяроддзя. Так, на думку многіх экспертаў, АЭС вылучаюць больш цяпла, чым такія ж па магутнасці цеплавыя электрастанцыі. Асабліва небяспечна цеплавое забруджванне вод, якое парушае прыродныя ўмовы жыцця біялагічных арганізмаў і прыводзіць да гібелі многіх відаў рыб.

Іншая вострая праблема, звязаная з атамнай энергетыкай, тычыцца ядзернай бяспекі ў цэлым. Упершыню чалавецтва сур'ёзна задумалася аб гэтай праблеме пасля Чарнобыльскай катастрофы 1986 года. Прынцып працы Чарнобыльскай АЭС мала чым адрозніваўся ад такога іншых атамных электрастанцый. Аднак гэта не выратавала яе ад буйной і сур'ёзнай аварыі, якая прывяла да за сабой вельмі сур'ёзныя наступствы для ўсёй Усходняй Еўропы.

Прычым небяспека ядзернай энергетыкі не абмяжоўваецца толькі магчымымі тэхнагеннымі аварыямі. Так, вялікія праблемы ўзнікаюць з утылізацыяй ядзерных адходаў.

Перавагі атамнай энергетыкі

Тым не менш прыхільнікі развіцця ядзернай энергетыкі называюць і відавочныя перавагі працы атамных электрастанцый. Так, у прыватнасці, Сусветная ядзерная асацыяцыя нядаўна апублікавала сваю справаздачу з вельмі цікавымі дадзенымі. Згодна з ім, колькасць чалавечых ахвяр, якія суправаджаюць вытворчасць аднаго гігаваты электраэнергіі на АЭС, у 43 разы менш, чым на традыцыйных цеплавых электрастанцыях.

Ёсць і іншыя, не менш важныя, перавагі. А менавіта:

• таннасць вытворчасці электраэнергіі;
• экалагічная чысціня атамнай энергетыкі (за выключэннем толькі цеплавога забруджвання вод);
• адсутнасць строгай геаграфічнай прывязкі атамных электрастанцый да буйных крыніцах паліва.

замест заключэння

У 1950 годзе была пабудавана першая ў свеце АЭС. Прынцып працы атамных электрастанцый заключаецца ў дзяленні атама з дапамогай нейтрона. У выніку гэтага працэсу вызваляецца каласальны аб'ём энергіі.

Здавалася б, атамная энергетыка - гэта выключнае карысць для чалавецтва. Аднак гісторыя даказала адваротнае. У прыватнасці, дзве буйныя трагедыі - аварыя на савецкай Чарнобыльскай АЭС у 1986 годзе і аварыя на японскай электрастанцыі Фукусіма-1 у 2011 годзе - прадэманстравалі небяспеку, якую нясе ў сабе "мірны" атам. І многія краіны свету сёння пачалі задумвацца аб частковым ці нават поўнай адмове ад ядзернай энергетыкі.