Tenaga nuklear adalah salah satu bidang industri yang paling membangun, yang ditentukan oleh peningkatan berterusan dalam penggunaan elektrik. Banyak negara mempunyai sumber pengeluaran tenaga mereka sendiri menggunakan "atom aman".
Peta loji tenaga nuklear di Rusia (RF)
Rusia termasuk dalam nombor ini. Sejarah loji kuasa nuklear Rusia bermula pada tahun 1948, apabila pencipta bom atom Soviet I.V. Kurchatov memulakan reka bentuk loji tenaga nuklear pertama di wilayah Kesatuan Soviet ketika itu. Loji kuasa nuklear di Rusia berasal dari pembinaan Loji Kuasa Nuklear Obninsk, yang menjadi bukan sahaja yang pertama di Rusia, tetapi juga loji kuasa nuklear pertama di dunia.
Pada masa kini loji tenaga nuklear di Rusia termasuk 10 kemudahan operasi yang menyediakan kapasiti 27 GW (GigaWatt), iaitu kira-kira 18% daripada campuran tenaga negara. Perkembangan teknologi moden memungkinkan untuk menjadikan loji kuasa nuklear di Rusia mesra alam, walaupun pada hakikatnya penggunaan tenaga nuklear adalah pengeluaran paling berbahaya dari sudut pandangan keselamatan industri.
Peta loji kuasa nuklear (NPP) di Rusia termasuk bukan sahaja loji operasi, tetapi juga loji yang sedang dalam pembinaan, yang mana terdapat kira-kira 10. Pada masa yang sama, mereka yang sedang dalam pembinaan termasuk bukan sahaja loji kuasa nuklear sepenuhnya, tetapi juga menjanjikan perkembangan dalam bentuk mewujudkan loji kuasa nuklear terapung, yang dicirikan oleh mobiliti.
Keadaan semasa tenaga nuklear di Rusia membolehkan kita bercakap tentang kehadiran potensi besar, yang pada masa hadapan boleh direalisasikan dalam penciptaan dan reka bentuk jenis reaktor baru, yang membolehkan penjanaan jumlah tenaga yang besar pada kos yang lebih rendah.
Loji kuasa nuklear
Loji kuasa nuklear ialah pemasangan nuklear yang menghasilkan tenaga sambil mengekalkan rejim tertentu dalam keadaan tertentu. Untuk tujuan ini, wilayah yang ditentukan oleh projek digunakan, di mana reaktor nuklear digunakan dalam kombinasi dengan sistem, peranti, peralatan dan struktur yang diperlukan untuk melaksanakan tugas yang diberikan. Untuk menjalankan tugas yang disasarkan, kakitangan khusus terlibat.
Semua loji tenaga nuklear di Rusia
Separuh kedua tahun 40-an ditandai dengan permulaan kerja pada penciptaan projek pertama yang melibatkan penggunaan atom aman untuk menjana elektrik. Pada tahun 1948, I.V. Kurchatov, dipandu oleh arahan parti dan kerajaan Soviet, membuat cadangan untuk memulakan kerja pada penggunaan praktikal tenaga atom untuk menjana elektrik.
Dua tahun kemudian, pada tahun 1950, tidak jauh dari kampung Obninskoye, yang terletak di wilayah Kaluga, pembinaan loji tenaga nuklear pertama di planet ini dilancarkan. Pelancaran loji tenaga nuklear perindustrian pertama di dunia, yang mempunyai kuasa 5 MW, telah berlangsung pada 27 Jun 1954. Kesatuan Soviet menjadi kuasa pertama di dunia yang menggunakan atom untuk tujuan damai. Stesen itu dibuka di Obninsk, yang pada masa itu menerima status sebuah bandar.
Tetapi saintis Soviet tidak berhenti di situ; mereka meneruskan kerja ke arah ini, khususnya, hanya empat tahun kemudian pada tahun 1958, operasi peringkat pertama Loji Kuasa Nuklear Siberia bermula. Kuasanya berkali-kali lebih besar daripada stesen di Obninsk dan berjumlah 100 MW. Tetapi bagi saintis domestik ini bukan had apabila selesai semua kerja, kapasiti reka bentuk stesen itu ialah 600 MW.
Dalam keluasan Kesatuan Soviet, pembinaan loji kuasa nuklear diandaikan, pada masa itu, skala besar-besaran. Pada tahun yang sama, pembinaan Loji Kuasa Nuklear Beloyarsk bermula, peringkat pertama yang, sudah pada April 1964, membekalkan pengguna pertama. Geografi pembinaan loji tenaga nuklear menjerat seluruh negara dalam rangkaiannya pada tahun yang sama, unit pertama loji tenaga nuklear dilancarkan di Voronezh, kapasitinya ialah 210 MW, unit kedua, dilancarkan lima tahun kemudian; 1969, mempunyai kapasiti 365 MW. Ledakan dalam pembinaan loji tenaga nuklear tidak reda sepanjang era Soviet. Stesen baharu, atau unit tambahan yang telah dibina, telah dilancarkan pada selang beberapa tahun. Jadi, sudah pada tahun 1973, Leningrad menerima loji tenaga nuklearnya sendiri.
Walau bagaimanapun, kuasa Soviet bukanlah satu-satunya di dunia yang mampu membangunkan projek sedemikian. Di UK, mereka juga tidak tidur dan, menyedari janji kawasan ini, secara aktif mengkaji isu ini. Hanya dua tahun kemudian, selepas pembukaan stesen di Obninsk, British melancarkan projek mereka sendiri untuk membangunkan atom aman. Pada tahun 1956, di bandar Calder Hall, British melancarkan stesen mereka sendiri, kuasa yang melebihi rakan sejawatannya dari Soviet dan berjumlah 46 MW. Mereka tidak ketinggalan di seberang Atlantik setahun kemudian, Amerika dengan sungguh-sungguh melancarkan stesen di Shippingport untuk beroperasi. Kapasiti kemudahan itu ialah 60 MW.
Walau bagaimanapun, perkembangan atom yang aman itu penuh dengan ancaman tersembunyi, yang kemudiannya diketahui oleh seluruh dunia. Tanda pertama adalah kemalangan besar di Pulau Three Mile yang berlaku pada tahun 1979, dan selepas itu berlaku malapetaka yang melanda seluruh dunia, di Kesatuan Soviet, di bandar kecil Chernobyl, bencana besar-besaran berlaku, ini berlaku. pada tahun 1986. Akibat tragedi itu tidak boleh diperbaiki, tetapi selain itu, fakta ini membuatkan seluruh dunia berfikir tentang kemungkinan menggunakan tenaga nuklear untuk tujuan damai.
Pemimpin dunia dalam industri ini serius memikirkan tentang meningkatkan keselamatan kemudahan nuklear. Hasilnya ialah mengadakan perhimpunan konstituen, yang dianjurkan pada 15 Mei 1989 di ibu negara Soviet. Perhimpunan memutuskan untuk mewujudkan Persatuan Dunia, yang harus merangkumi semua pengendali loji tenaga nuklear singkatan yang diiktiraf secara amnya ialah WANO. Semasa melaksanakan programnya, organisasi memantau secara sistematik peningkatan tahap keselamatan loji tenaga nuklear di dunia. Walau bagaimanapun, walaupun semua usaha dilakukan, walaupun objek yang paling moden dan pada pandangan pertama nampaknya selamat tidak dapat menahan serangan unsur-unsur. Ia adalah kerana bencana endogen, yang memanifestasikan dirinya dalam bentuk gempa bumi dan tsunami berikutnya, kemalangan berlaku di stesen Fukushima-1 pada tahun 2011.
Pemadaman atom
Loji tenaga nuklear dikelaskan mengikut dua kriteria: jenis tenaga yang dihasilkan dan jenis reaktor. Bergantung pada jenis reaktor, jumlah tenaga yang dijana, tahap keselamatan, serta jenis bahan mentah yang digunakan di stesen ditentukan.
Mengikut jenis tenaga yang dihasilkan oleh stesen, ia dibahagikan kepada dua jenis:
Loji kuasa nuklear. Fungsi utama mereka adalah untuk menjana tenaga elektrik.
Loji kuasa haba nuklear. Oleh kerana pemasangan pemanasan yang dipasang di sana, menggunakan kehilangan haba yang tidak dapat dielakkan di stesen, pemanasan air rangkaian menjadi mungkin. Oleh itu, sebagai tambahan kepada elektrik, stesen ini menjana tenaga haba.
Setelah mengkaji banyak pilihan, saintis membuat kesimpulan bahawa yang paling rasional adalah tiga jenis mereka, yang kini digunakan di seluruh dunia. Mereka berbeza dalam beberapa cara:
Jenis yang paling biasa ialah reaktor menggunakan uranium diperkaya sebagai bahan api. Air biasa atau air ringan digunakan di sini sebagai penyejuk dan penyederhana. Reaktor sedemikian dipanggil reaktor air ringan; Pada mulanya, wap yang digunakan untuk memutar turbin dihasilkan dalam teras yang dipanggil reaktor air mendidih. Pada yang kedua, pembentukan stim berlaku dalam litar luaran, yang disambungkan ke litar pertama melalui penukar haba dan penjana stim. Reaktor ini mula dibangunkan pada tahun lima puluhan abad yang lalu, asas bagi mereka adalah program Tentera AS. Secara selari, pada masa yang sama, Kesatuan membangunkan reaktor mendidih, di mana batang grafit bertindak sebagai penyederhana.
Ia adalah jenis reaktor dengan moderator jenis ini yang telah menemui aplikasi dalam amalan. Kita bercakap tentang reaktor yang disejukkan dengan gas. Sejarahnya bermula pada akhir empat puluhan dan awal lima puluhan abad ke-20 pada mulanya, perkembangan jenis ini digunakan dalam pengeluaran senjata nuklear. Dalam hal ini, dua jenis bahan api sesuai untuknya: plutonium gred senjata dan uranium semula jadi.
Projek terakhir, yang disertai dengan kejayaan komersial, adalah reaktor di mana air berat digunakan sebagai penyejuk, dan uranium semulajadi, yang sudah biasa kepada kita, digunakan sebagai bahan api. Pada mulanya, beberapa negara mereka bentuk reaktor sedemikian, tetapi akhirnya pengeluaran mereka tertumpu di Kanada, yang disebabkan oleh kehadiran deposit uranium yang besar di negara ini.
Loji kuasa nuklear Thorium - tenaga masa depan?
Reaktor loji kuasa nuklear pertama di planet ini adalah reka bentuk yang sangat munasabah dan berdaya maju, yang telah terbukti selama bertahun-tahun operasi stesen yang sempurna. Antara unsur konstituennya ialah:
Keluli tahan karat dipilih sebagai bahan struktur utama untuk cengkerang rod bahan api dan saluran teknologi pada masa itu, tidak ada pengetahuan tentang aloi zirkonium yang boleh mempunyai sifat yang sesuai untuk bekerja dengan suhu 300°C. Penyejukan reaktor sedemikian telah dijalankan dengan air, dan tekanan di mana ia dibekalkan ialah 100 at. Dalam kes ini, stim dikeluarkan dengan suhu 280°C, yang merupakan parameter yang agak sederhana.
Saluran reaktor nuklear direka bentuk sedemikian rupa sehingga ia boleh diganti sepenuhnya. Ini disebabkan oleh had sumber, yang ditentukan oleh masa bahan api kekal dalam zon aktiviti. Pereka bentuk tidak menemui sebab untuk menjangkakan bahawa bahan struktur yang terletak di zon aktiviti di bawah penyinaran akan dapat menghabiskan keseluruhan hayat perkhidmatan mereka, iaitu kira-kira 30 tahun.
Ini mengurangkan kemungkinan produk pembelahan akan memasuki litar sekiranya berlaku kerosakan rod bahan api. Untuk mengawal suhu cengkerang unsur bahan api, komposisi bahan api aloi uranium-molibdenum digunakan, yang mempunyai bentuk butiran yang tersebar melalui matriks air suam. Bahan api nuklear yang diproses dengan cara ini memungkinkan untuk mendapatkan rod bahan api yang sangat dipercayai. yang mampu beroperasi di bawah beban haba yang tinggi.
Satu contoh pusingan seterusnya pembangunan teknologi nuklear aman boleh menjadi loji kuasa nuklear Chernobyl yang terkenal. Pada masa itu, teknologi yang digunakan dalam pembinaannya dianggap paling maju, dan jenis reaktor adalah yang paling moden di dunia. Kita bercakap tentang reaktor RBMK-1000.
Kuasa haba satu reaktor sedemikian mencapai 3200 MW, manakala ia mempunyai dua turbogenerator, kuasa elektriknya mencapai 500 MW, jadi satu unit kuasa mempunyai kuasa elektrik 1000 MW. Uranium dioksida yang diperkaya digunakan sebagai bahan api untuk RBMK. Dalam keadaan awal sebelum permulaan proses, satu tan bahan api tersebut mengandungi kira-kira 20 kg bahan api, iaitu uranium - 235. Dengan pemuatan pegun uranium dioksida ke dalam reaktor, jisim bahan ialah 180 tan.
Tetapi proses pemuatan tidak mewakili sebahagian besar unsur bahan api, yang sudah diketahui oleh kami, diletakkan ke dalam reaktor. Pada asasnya, ia adalah tiub yang diperbuat daripada aloi zirkonium. Kandungannya ialah tablet uranium dioksida berbentuk silinder. Dalam zon aktiviti reaktor, ia diletakkan dalam pemasangan bahan api, setiap satunya menggabungkan 18 batang bahan api.
Terdapat sehingga 1,700 pemasangan sedemikian dalam reaktor sedemikian, dan ia diletakkan di dalam timbunan grafit, di mana saluran teknologi menegak direka khusus untuk tujuan ini. Ia adalah di dalamnya bahawa penyejuk beredar, peranannya, dalam RMBK, dimainkan oleh air. Pusaran air berlaku di bawah pengaruh pam edaran, yang mana terdapat lapan. Reaktor terletak di dalam aci, dan batu grafik terletak dalam selongsong silinder setebal 30 mm. Sokongan seluruh radas adalah asas konkrit, di bawahnya terdapat kolam - gelembung, yang berfungsi untuk menyetempatkan kemalangan.
Unsur utamanya ialah deuterium. Reka bentuk yang paling biasa dipanggil CANDU, ia dibangunkan di Kanada dan digunakan secara meluas di seluruh dunia. Teras reaktor tersebut terletak dalam kedudukan mendatar, dan peranan ruang pemanasan dimainkan oleh tangki silinder. Saluran bahan api merentangi seluruh ruang pemanasan, setiap saluran ini mempunyai dua tiub sepusat. Terdapat tiub luar dan dalam.
Dalam tiub dalam, bahan api berada di bawah tekanan penyejuk, yang membolehkan pengisian bahan api tambahan reaktor semasa operasi. Air berat dengan formula D20 digunakan sebagai retarder. Semasa kitaran tertutup, air dipam melalui paip reaktor yang mengandungi berkas bahan api. Pembelahan nuklear menghasilkan haba.
Kitaran penyejukan apabila menggunakan air berat terdiri daripada melalui penjana stim, di mana air biasa mendidih daripada haba yang dihasilkan oleh air berat, mengakibatkan pembentukan wap yang keluar di bawah tekanan tinggi. Ia diedarkan semula ke dalam reaktor, menghasilkan kitaran penyejukan tertutup.
Di sepanjang laluan inilah terdapat peningkatan langkah demi langkah bagi jenis reaktor nuklear yang sedang dan sedang digunakan di pelbagai negara di seluruh dunia.
Walaupun fakta bahawa kontroversi yang mengelilingi loji tenaga nuklear tidak reda selama bertahun-tahun, kebanyakan orang tidak tahu bagaimana loji kuasa nuklear menjana elektrik, walaupun mereka mungkin mengetahui beberapa legenda tentang loji kuasa nuklear. Artikel ini akan menerangkan secara umum cara loji tenaga nuklear berfungsi. Anda tidak sepatutnya mengharapkan sebarang rahsia atau pendedahan, tetapi seseorang akan mempelajari sesuatu yang baru.
Artikel ini akan menerangkan reaktor nuklear jenis VVER (reaktor kuasa penyejukan air), sebagai yang paling biasa.
Pemasangan bahan api dimuatkan ke dalam teras reaktor, yang terdiri daripada satu berkas unsur bahan api zirkonium (unsur bahan api) yang diisi dengan pelet uranium dioksida.
Pemasangan bahan api reaktor loji kuasa nuklear bersaiz hidup
Pembelahan nukleus uranium untuk menghasilkan neutron (2 atau 3 neutron), yang, apabila terkena nukleus lain, juga boleh menyebabkan pembelahan mereka. Ini adalah bagaimana tindak balas rantai nuklear berlaku. Dalam kes ini, nisbah bilangan neutron yang dihasilkan kepada bilangan neutron pada langkah pembelahan sebelumnya dipanggil faktor pendaraban neutron k. Jika k<1, реакция затухает. При к=1 идёт самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Когда k>1, tindak balas mempercepatkan, sehingga letupan nuklear. Reaktor nuklear mengekalkan tindak balas rantai nuklear terkawal dengan mengekalkan k dekat dengan satu.
Reaktor loji tenaga nuklear dengan pemasangan bahan api yang dimuatkan
Semasa tindak balas berantai, sejumlah besar tenaga dilepaskan dalam bentuk haba, yang memanaskan penyejuk utama - air. Air dibekalkan dari bawah ke dalam teras reaktor menggunakan pam edaran utama (MCP). Pemanasan pada suhu 322 °C, air memasuki penjana stim (penukar haba), di mana, selepas melalui beribu-ribu tiub pertukaran haba dan menyerahkan sebahagian haba kepada air litar sekunder, ia sekali lagi memasuki teras. .
Oleh kerana tekanan litar sekunder lebih rendah, air dalam penjana stim mendidih, membentuk stim dengan suhu 274°C, yang memasuki turbin. Memasuki silinder tekanan tinggi dan kemudian tiga silinder tekanan rendah, wap memutar turbin, yang seterusnya memutar penjana, menjana elektrik. Stim ekzos memasuki pemeluwap di mana ia dipeluwap menggunakan air sejuk dari kolam penyejuk atau menara penyejuk dan dikembalikan ke penjana stim menggunakan pam suapan.
Petak turbin loji kuasa nuklear dan turbin itu sendiri
Sistem litar dua kompleks sedemikian telah dicipta untuk melindungi peralatan loji kuasa nuklear (turbin, pemeluwap), serta persekitaran daripada kemasukan zarah radioaktif dari litar utama, yang penampilannya mungkin disebabkan oleh kakisan peralatan, radioaktiviti teraruh, serta penyahtekanan pelapisan rod bahan api.
Unit NPP dikawal dari panel kawalan, yang biasanya mengelirukan orang biasa dengan banyak "lampu, tombol dan butang".
Panel kawalan terletak di dalam petak reaktor, tetapi dalam "zon bersih" dan sentiasa ada:
Zon pemerhatian (zon tiga puluh kilometer yang sama) dianjurkan di sekitar loji kuasa nuklear, di mana keadaan sinaran sentiasa dipantau. Terdapat juga zon perlindungan kebersihan dengan radius 3 km (bergantung kepada kapasiti reka bentuk loji tenaga nuklear), di mana kediaman manusia dilarang, dan aktiviti pertanian juga terhad.
Wilayah dalaman loji janakuasa nuklear dibahagikan kepada dua zon: zon akses bebas (zon bersih), di mana kesan faktor radiasi terhadap kakitangan secara praktikal dikecualikan, dan zon akses terkawal (CAZ), di mana pendedahan kepada radiasi pada kakitangan. adalah mungkin.
Akses kepada ZKD tidak dibenarkan kepada semua orang dan hanya boleh dilakukan melalui bilik pemeriksaan kebersihan, selepas prosedur menukar pakaian khas. pakaian dan menerima dosimeter peribadi. Akses kepada pembendungan, di mana reaktor itu sendiri dan peralatan litar utama berada, secara amnya dilarang apabila reaktor beroperasi pada kuasa dan hanya boleh dilakukan dalam kes luar biasa. Dos yang diterima oleh pekerja loji janakuasa nuklear direkodkan dan diseragamkan dengan ketat, walaupun pendedahan sebenar semasa operasi biasa reaktor adalah ratusan kali kurang daripada dos maksimum.
Pemantauan dosimetrik di pintu keluar dari injap kawalan loji kuasa nuklear
Mungkin bilangan terbesar khabar angin dan andaian mengelilingi pelepasan daripada loji kuasa nuklear. Terdapat benar-benar pelepasan dan ia berlaku terutamanya melalui paip pengudaraan - ini adalah paip yang sama yang berdiri berhampiran setiap unit kuasa dan tidak pernah berasap. Untuk sebahagian besar, gas radioaktif lengai - xenon, krypton dan argon - memasuki atmosfera.
Tetapi sebelum dilepaskan ke atmosfera, udara dari premis loji kuasa nuklear melalui sistem penapis kompleks, di mana kebanyakan radionuklid dikeluarkan. Isotop jangka pendek mereput sebelum gas mencapai bahagian atas paip, seterusnya mengurangkan keradioaktifan. Akibatnya, sumbangan kepada latar belakang sinaran semula jadi bagi pelepasan gas dan aerosol daripada loji kuasa nuklear ke atmosfera adalah tidak penting dan boleh diabaikan sepenuhnya. Oleh itu, tenaga nuklear adalah antara yang paling bersih berbanding dengan loji kuasa lain. Walau apa pun, semua pelepasan radioaktif daripada loji kuasa nuklear dikawal ketat oleh pencinta alam sekitar, dan cara untuk mengurangkannya lagi sedang dibangunkan.
Semua sistem loji nuklear direka bentuk dan dikendalikan dengan mengambil kira banyak prinsip keselamatan. Sebagai contoh, konsep pertahanan secara mendalam membayangkan kehadiran beberapa halangan kepada penyebaran sinaran mengion dan bahan radioaktif ke dalam persekitaran. Sangat serupa dengan prinsip Kashchei the Immortal: bahan api dikelompokkan ke dalam tablet, yang terletak dalam rod bahan api zirkonium, yang diletakkan di dalam bekas reaktor keluli, yang diletakkan di dalam pembendungan konkrit bertetulang. Oleh itu, pemusnahan salah satu halangan diberi pampasan oleh yang seterusnya. Segala-galanya dilakukan untuk memastikan bahawa sekiranya berlaku sebarang kemalangan, bahan radioaktif tidak meninggalkan zon akses terkawal.
Selain itu, semua sistem mempunyai redundansi dua kali ganda dan tiga kali ganda, mengikut prinsip kegagalan tunggal, mengikut mana sistem mesti melaksanakan fungsinya tanpa gangguan walaupun mana-mana elemennya gagal. Pada masa yang sama, prinsip kepelbagaian diterapkan, iaitu penggunaan sistem yang mempunyai prinsip operasi yang berbeza. Contohnya, apabila perlindungan kecemasan dicetuskan, rod penyerap jatuh ke dalam teras reaktor dan asid borik tambahan disuntik ke dalam penyejuk utama.
Unit kuasa kerap dijadualkan untuk penyelenggaraan pencegahan (PPR), semasa bahan api dimuatkan semula, dan peralatan didiagnosis, dibaiki, diganti dan peralatan dimodenkan. Setiap empat tahun sekali, unit kuasa operasi dibawa ke dalam penyelenggaraan pencegahan utama dengan pemunggahan lengkap bahan api nuklear dari teras reaktor, pemeriksaan dan ujian peranti dalaman, serta ujian kekuatan kapal reaktor.
Untuk memahami prinsip operasi dan reka bentuk reaktor nuklear, anda perlu melakukan lawatan singkat ke masa lalu. Reaktor nuklear adalah impian manusia berabad-abad lamanya, walaupun tidak direalisasikan sepenuhnya, tentang sumber tenaga yang tidak habis-habisnya. "Leluhur" purbanya adalah api yang diperbuat daripada dahan kering, yang pernah menerangi dan menghangatkan bilik kebal gua tempat nenek moyang kita yang jauh menemui keselamatan dari kesejukan. Kemudian, orang ramai menguasai hidrokarbon - arang batu, syal, minyak dan gas asli.
Era wap yang bergelora tetapi jangka pendek bermula, yang digantikan dengan era elektrik yang lebih hebat. Bandar-bandar dipenuhi dengan cahaya, dan bengkel-bengkel dipenuhi dengan dengungan mesin yang tidak kelihatan sehingga kini yang digerakkan oleh motor elektrik. Kemudian nampaknya kemajuan telah mencapai kemuncaknya.
Segala-galanya berubah pada akhir abad ke-19, apabila ahli kimia Perancis Antoine Henri Becquerel secara tidak sengaja mendapati bahawa garam uranium adalah radioaktif. 2 tahun kemudian, rakan senegaranya Pierre Curie dan isterinya Maria Sklodowska-Curie memperoleh radium dan polonium daripada mereka, dan tahap radioaktiviti mereka berjuta-juta kali lebih tinggi daripada torium dan uranium.
Tongkat itu diambil oleh Ernest Rutherford, yang mengkaji secara terperinci sifat sinar radioaktif. Maka bermulalah usia atom, yang melahirkan anak kesayangannya - reaktor atom.
"Anak sulung" berasal dari Amerika Syarikat. Pada Disember 1942, arus pertama dihasilkan oleh reaktor, yang dinamakan sempena penciptanya, salah seorang ahli fizik terhebat abad ini, E. Fermi. Tiga tahun kemudian, kemudahan nuklear ZEEP mula hidup di Kanada. "Gangsa" pergi ke reaktor Soviet pertama F-1, yang dilancarkan pada akhir tahun 1946. I.V. Kurchatov menjadi ketua projek nuklear domestik. Hari ini, lebih daripada 400 unit kuasa nuklear berjaya beroperasi di dunia.
Tujuan utama mereka adalah untuk menyokong tindak balas nuklear terkawal yang menghasilkan elektrik. Sesetengah reaktor menghasilkan isotop. Ringkasnya, ia adalah peranti di kedalaman yang mana beberapa bahan ditukar kepada yang lain dengan pembebasan sejumlah besar tenaga haba. Ini adalah sejenis "relau" di mana, bukannya bahan api tradisional, isotop uranium - U-235, U-238 dan plutonium (Pu) - dibakar.
Tidak seperti, sebagai contoh, kereta yang direka untuk beberapa jenis petrol, setiap jenis bahan api radioaktif mempunyai jenis reaktornya sendiri. Terdapat dua daripadanya - pada neutron perlahan (dengan U-235) dan pantas (dengan U-238 dan Pu). Kebanyakan loji tenaga nuklear mempunyai reaktor neutron yang perlahan. Sebagai tambahan kepada loji tenaga nuklear, pemasangan "berfungsi" di pusat penyelidikan, di kapal selam nuklear, dsb.
Semua reaktor mempunyai litar yang lebih kurang sama. "Jantung"nya ialah zon aktif. Ia boleh dibandingkan secara kasar dengan kotak api dapur konvensional. Hanya sebagai ganti kayu api terdapat bahan api nuklear dalam bentuk unsur bahan api dengan penyederhana - rod bahan api. Zon aktif terletak di dalam sejenis kapsul - reflektor neutron. Batang bahan api "dibasuh" oleh penyejuk - air. Oleh kerana "jantung" mempunyai tahap radioaktiviti yang sangat tinggi, ia dikelilingi oleh perlindungan sinaran yang boleh dipercayai.
Operator mengawal operasi loji menggunakan dua sistem kritikal - kawalan tindak balas berantai dan sistem kawalan jauh. Jika kecemasan berlaku, perlindungan kecemasan diaktifkan serta-merta.
"Nyala" atom tidak kelihatan, kerana proses berlaku pada tahap pembelahan nuklear. Semasa tindak balas berantai, nukleus berat mereput menjadi serpihan yang lebih kecil, yang, dalam keadaan teruja, menjadi sumber neutron dan zarah subatom lain. Tetapi proses itu tidak berakhir di sana. Neutron terus "berpecah", akibatnya sejumlah besar tenaga dilepaskan, iaitu, apa yang berlaku demi loji tenaga nuklear yang dibina.
Tugas utama kakitangan adalah untuk mengekalkan tindak balas berantai dengan bantuan rod kawalan pada tahap yang malar dan boleh laras. Ini adalah perbezaan utamanya daripada bom atom, di mana proses pereputan nuklear tidak dapat dikawal dan berjalan dengan pantas, dalam bentuk letupan yang kuat.
Salah satu sebab utama bencana di loji kuasa nuklear Chernobyl pada April 1986 adalah pelanggaran peraturan keselamatan operasi yang teruk semasa penyelenggaraan rutin di unit kuasa ke-4. Kemudian 203 batang grafit dikeluarkan secara serentak daripada teras dan bukannya 15 yang dibenarkan oleh peraturan. Akibatnya, tindak balas berantai yang tidak terkawal yang bermula berakhir dengan letupan haba dan pemusnahan lengkap unit kuasa.
Sepanjang dekad yang lalu, Rusia telah menjadi salah satu peneraju dalam tenaga nuklear global. Pada masa ini, syarikat negeri Rosatom sedang membina loji kuasa nuklear di 12 negara, di mana 34 unit kuasa sedang dibina. Permintaan yang begitu tinggi adalah bukti tahap tinggi teknologi nuklear Rusia moden. Seterusnya dalam barisan ialah reaktor generasi ke-4 baharu.
Salah satunya ialah Brest, yang sedang dibangunkan sebagai sebahagian daripada projek Terobosan. Sistem kitaran terbuka semasa berjalan pada uranium yang diperkaya rendah, meninggalkan sejumlah besar bahan api terpakai untuk dilupuskan dengan perbelanjaan yang besar. "Brest" - reaktor neutron pantas adalah unik dalam kitaran tertutupnya.
Di dalamnya, bahan api terpakai, selepas pemprosesan yang sesuai dalam reaktor neutron cepat, sekali lagi menjadi bahan api sepenuhnya, yang boleh dimuatkan semula ke dalam pemasangan yang sama.
Brest dibezakan oleh tahap keselamatan yang tinggi. Ia tidak akan "meletup" walaupun dalam kemalangan yang paling serius, ia sangat menjimatkan dan mesra alam, kerana ia menggunakan semula uraniumnya yang "diperbaharui". Ia juga tidak boleh digunakan untuk menghasilkan plutonium gred senjata, yang membuka prospek paling luas untuk eksportnya.
VVER-1200 ialah reaktor generasi 3+ yang inovatif dengan kapasiti 1150 MW. Terima kasih kepada keupayaan teknikalnya yang unik, ia mempunyai keselamatan operasi yang hampir mutlak. Reaktor ini dilengkapi dengan banyak sistem keselamatan pasif yang akan beroperasi secara automatik walaupun tanpa bekalan kuasa.
Salah satunya ialah sistem penyingkiran haba pasif, yang diaktifkan secara automatik apabila reaktor dinyahtenaga sepenuhnya. Dalam kes ini, tangki hidraulik kecemasan disediakan. Jika terdapat penurunan tekanan yang tidak normal dalam litar primer, sejumlah besar air yang mengandungi boron mula dibekalkan ke reaktor, yang memadamkan tindak balas nuklear dan menyerap neutron.
Satu lagi pengetahuan terletak di bahagian bawah cangkerang pelindung - "perangkap" cair. Jika, akibat kemalangan, teras "bocor", "perangkap" tidak akan membenarkan cangkang pembendung runtuh dan akan menghalang produk radioaktif daripada memasuki tanah.
Loji kuasa nuklear (NPP) ialah kompleks struktur teknikal yang direka untuk menjana tenaga elektrik dengan menggunakan tenaga yang dibebaskan semasa tindak balas nuklear terkawal.
Uranium digunakan sebagai bahan api biasa untuk loji tenaga nuklear. Tindak balas pembelahan dijalankan di unit utama loji tenaga nuklear - reaktor nuklear.
Reaktor dipasang dalam selongsong keluli yang direka untuk tekanan tinggi - sehingga 1.6 x 107 Pa, atau 160 atmosfera.
Bahagian utama VVER-1000 ialah:
1. Zon aktif, di mana bahan api nuklear terletak, tindak balas berantai pembelahan nuklear berlaku dan tenaga dibebaskan.
2. Reflektor neutron mengelilingi teras.
3. Bahan penyejuk.
4. Sistem kawalan perlindungan (CPS).
5. Perlindungan sinaran.
Haba dalam reaktor dibebaskan kerana tindak balas berantai pembelahan bahan api nuklear di bawah pengaruh neutron haba. Dalam kes ini, produk pembelahan nuklear terbentuk, di antaranya terdapat kedua-dua pepejal dan gas - xenon, krypton. Produk pembelahan mempunyai radioaktiviti yang sangat tinggi, jadi bahan api (pelet uranium dioksida) diletakkan di dalam tiub zirkonium tertutup - rod bahan api (elemen bahan api). Tiub ini digabungkan dalam beberapa bahagian bersebelahan ke dalam satu pemasangan bahan api. Untuk mengawal dan melindungi reaktor nuklear, rod kawalan digunakan yang boleh digerakkan sepanjang keseluruhan ketinggian teras. Batang diperbuat daripada bahan yang menyerap neutron dengan kuat - contohnya, boron atau kadmium. Apabila rod dimasukkan secara mendalam, tindak balas berantai menjadi mustahil, kerana neutron diserap dengan kuat dan dikeluarkan dari zon tindak balas. Batang digerakkan dari jauh dari panel kawalan. Dengan pergerakan sedikit rod, proses rantai sama ada akan berkembang atau pudar. Dengan cara ini kuasa reaktor dikawal.
Susun atur stesen adalah litar dua kali. Litar pertama, radioaktif, terdiri daripada satu reaktor VVER 1000 dan empat gelung penyejukan peredaran. Litar kedua, bukan radioaktif, termasuk penjana stim dan unit bekalan air dan satu unit turbin dengan kapasiti 1030 MW. Penyejuk utama ialah air tidak mendidih ketulenan tinggi di bawah tekanan 16 MPa dengan penambahan larutan asid borik, penyerap neutron yang kuat, yang digunakan untuk mengawal kuasa reaktor.
1. Edaran utama mengepam air melalui teras reaktor, di mana ia dipanaskan pada suhu 320 darjah disebabkan oleh haba yang dihasilkan semasa tindak balas nuklear.
2. Bahan penyejuk yang dipanaskan memindahkan habanya ke air litar sekunder (bendalir kerja), menyejatkannya dalam penjana stim.
3. Bahan penyejuk yang telah disejukkan masuk semula ke dalam reaktor.
4. Penjana stim menghasilkan stim tepu pada tekanan 6.4 MPa, yang dibekalkan kepada turbin stim.
5. Turbin memacu pemutar penjana elektrik.
6. Stim ekzos terpeluwap dalam pemeluwap dan sekali lagi dibekalkan kepada penjana stim oleh pam kondensat. Untuk mengekalkan tekanan berterusan dalam litar, pemampas isipadu stim dipasang.
7. Haba pemeluwapan wap dikeluarkan dari pemeluwap dengan mengedarkan air, yang dibekalkan oleh pam suapan dari kolam penyejuk.
8. Kedua-dua litar pertama dan kedua reaktor dimeterai. Ini memastikan keselamatan reaktor untuk kakitangan dan orang awam.
Sekiranya tidak mungkin menggunakan sejumlah besar air untuk pemeluwapan wap, bukannya menggunakan takungan, air boleh disejukkan di menara penyejuk khas (menara penyejuk).
Keselamatan dan keramahan alam sekitar operasi reaktor dipastikan oleh pematuhan ketat kepada peraturan (peraturan operasi) dan sejumlah besar peralatan kawalan. Kesemuanya direka untuk kawalan reaktor yang bijak dan cekap.
Perlindungan kecemasan reaktor nuklear ialah satu set peranti yang direka untuk menghentikan tindak balas rantai nuklear dengan cepat dalam teras reaktor.
Perlindungan kecemasan aktif secara automatik dicetuskan apabila salah satu parameter reaktor nuklear mencapai nilai yang boleh membawa kepada kemalangan. Parameter tersebut mungkin termasuk: suhu, tekanan dan aliran penyejuk, tahap dan kelajuan peningkatan kuasa.
Elemen eksekutif perlindungan kecemasan adalah, dalam kebanyakan kes, rod dengan bahan yang menyerap neutron dengan baik (boron atau kadmium). Kadangkala, untuk menutup reaktor, penyerap cecair disuntik ke dalam gelung penyejuk.
Selain perlindungan aktif, banyak reka bentuk moden juga termasuk elemen perlindungan pasif. Sebagai contoh, versi moden reaktor VVER termasuk "Sistem Penyejukan Teras Kecemasan" (ECCS) - tangki khas dengan asid borik terletak di atas reaktor. Sekiranya berlaku kemalangan asas reka bentuk maksimum (pecah litar penyejukan pertama reaktor), kandungan tangki ini berakhir di dalam teras reaktor oleh graviti dan tindak balas rantai nuklear dipadamkan oleh sejumlah besar bahan yang mengandungi boron , yang menyerap neutron dengan baik.
Menurut "Peraturan Keselamatan Nuklear untuk Kemudahan Reaktor Loji Kuasa Nuklear", sekurang-kurangnya satu daripada sistem penutupan reaktor yang disediakan mesti melaksanakan fungsi perlindungan kecemasan (EP). Perlindungan kecemasan mesti mempunyai sekurang-kurangnya dua kumpulan bebas elemen kerja. Pada isyarat AZ, bahagian kerja AZ mesti diaktifkan dari mana-mana kedudukan kerja atau pertengahan.
Peralatan AZ mesti terdiri daripada sekurang-kurangnya dua set bebas.
Setiap set peralatan AZ mesti direka bentuk sedemikian rupa sehingga perlindungan disediakan dalam julat perubahan dalam ketumpatan fluks neutron daripada 7% hingga 120% daripada nominal:
1. Dengan ketumpatan fluks neutron - tidak kurang daripada tiga saluran bebas;
2. Mengikut kadar peningkatan ketumpatan fluks neutron - tidak kurang daripada tiga saluran bebas.
Setiap set peralatan perlindungan kecemasan mesti direka bentuk sedemikian rupa sehingga, sepanjang julat keseluruhan perubahan dalam parameter teknologi yang ditetapkan dalam reka bentuk loji reaktor (RP), perlindungan kecemasan disediakan oleh sekurang-kurangnya tiga saluran bebas untuk setiap parameter teknologi. yang mana perlindungan diperlukan.
Arahan kawalan setiap set untuk penggerak AZ mesti dihantar melalui sekurang-kurangnya dua saluran. Apabila satu saluran dalam salah satu set peralatan AZ dikeluarkan daripada operasi tanpa mengeluarkan set ini daripada operasi, isyarat penggera harus dijana secara automatik untuk saluran ini.
Perlindungan kecemasan mesti dicetuskan sekurang-kurangnya dalam kes berikut:
1. Apabila mencapai tetapan AZ untuk ketumpatan fluks neutron.
2. Apabila mencapai tetapan AZ untuk kadar peningkatan ketumpatan fluks neutron.
3. Jika voltan hilang dalam mana-mana set peralatan perlindungan kecemasan dan bas bekalan kuasa CPS yang belum dikeluarkan dari operasi.
4. Sekiranya kegagalan mana-mana dua daripada tiga saluran perlindungan untuk ketumpatan fluks neutron atau untuk kadar peningkatan fluks neutron dalam mana-mana set peralatan AZ yang belum dikeluarkan dari operasi.
5. Apabila tetapan AZ dicapai oleh parameter teknologi yang mana perlindungan mesti dijalankan.
6. Apabila mencetuskan AZ daripada kunci dari titik kawalan blok (BCP) atau titik kawalan rizab (RCP).
Bahan itu disediakan oleh editor dalam talian www.rian.ru berdasarkan maklumat daripada RIA Novosti dan sumber terbuka
