في منتصف القرن العشرين ، أفضل عقول البشرية بعنادعملت على مهمتين في آنٍ واحد: إنشاء القنبلة الذرية ، وأيضًا كيفية استخدام طاقة الذرة للأغراض السلمية. هكذا ظهرت أولى محطات الطاقة النووية في العالم. ما هو مبدأ تشغيل NPP؟ وأين توجد أكبر محطات توليد الطاقة هذه في العالم؟
تاريخ وميزات الطاقة النووية
"الطاقة هي رأس كل شيء" - هكذا تستطيعلإعادة صياغة مثل معروف ، مع مراعاة الحقائق الموضوعية للقرن الحادي والعشرين. مع كل جولة جديدة من التقدم التقني ، يحتاج الجنس البشري المزيد والمزيد منه. اليوم ، تُستخدم طاقة "الذرة المسالمة" بنشاط في الاقتصاد والإنتاج ، وليس فقط في قطاع الطاقة.
تُستخدم الكهرباء المنتجة في ما يسمى بمحطات الطاقة النووية (مبدأها بسيط جدًا في الطبيعة) على نطاق واسع في الصناعة واستكشاف الفضاء والطب والزراعة.
الطاقة النووية هي فرع من فروع الصناعة الثقيلة التي تستخرج الحرارة والكهرباء من الطاقة الحركية للذرة.
متى ظهرت أولى محطات الطاقة النووية؟ تمت دراسة مبدأ تشغيل محطات الطاقة هذه من قبل العلماء السوفييت في الأربعينيات. بالمناسبة ، بالتوازي ، اخترعوا أيضًا القنبلة الذرية الأولى. وهكذا ، كانت الذرة "سلمية" وقاتلة.
في عام 1948 I.V. اقترح كورتشاتوف أن تبدأ الحكومة السوفيتية في تنفيذ عمل مباشر على استخراج الطاقة الذرية. بعد ذلك بعامين ، بدأ بناء أول محطة للطاقة النووية على هذا الكوكب في الاتحاد السوفيتي (في مدينة أوبنينسك ، منطقة كالوغا).
مبدأ تشغيل جميع محطات الطاقة النووية مشابه ، لكن ليس من الصعب فهمه على الإطلاق. سيتم مناقشة هذا أبعد من ذلك.
NPP: مبدأ العملية (الصورة والوصف)
في قلب عمل أي محطة للطاقة النوويةيكمن رد فعل قوي يحدث عندما تنشطر نواة الذرة. في هذه العملية ، غالبًا ما تشارك ذرات اليورانيوم 235 أو البلوتونيوم. تقسم نواة الذرات النيوترون الداخل إليها من الخارج. ينتج عن هذا نيوترونات جديدة ، وكذلك شظايا انشطارية ، والتي لها طاقة حركية هائلة. هذه الطاقة هي المنتج الرئيسي والرئيسي لنشاط أي محطة للطاقة النووية.
هذه هي الطريقة التي يمكن بها وصف مبدأ تشغيل مفاعل محطة الطاقة النووية. في الصورة التالية ، يمكنك أن ترى كيف تبدو من الداخل.
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من المفاعلات النووية:
- مفاعل قناة عالية الطاقة (يُشار إليه باختصار RBMK) ؛
- مفاعل الماء والماء (VVER) ؛
- مفاعل نيوتروني سريع (BN).
بشكل منفصل ، يجدر وصف مبدأ تشغيل NPP ككل. كيف يعمل سيتم مناقشتها في المقالة التالية.
مبدأ تشغيل NPP (رسم بياني)
تعمل محطة الطاقة النووية في بعضالظروف وفي أوضاع محددة بدقة. بالإضافة إلى المفاعل النووي (واحد أو أكثر) ، يشمل هيكل محطة الطاقة النووية أيضًا أنظمة أخرى وهياكل خاصة وموظفين مؤهلين تأهيلاً عالياً. ما هو مبدأ تشغيل NPP؟ يمكن وصفها بإيجاز على النحو التالي.
العنصر الأساسي لأي محطة للطاقة النووية هو المفاعل النووي ،التي تتم فيها جميع العمليات الرئيسية. كتبنا حول ما يحدث في المفاعل في القسم السابق. يتم تغذية الوقود النووي (اليورانيوم في أغلب الأحيان) على شكل حبيبات سوداء صغيرة في هذا المرجل الضخم.
الطاقة المنبعثة أثناء التفاعلاتيحدث في مفاعل نووي ، ويتحول إلى حرارة وينقل إلى المبرد (الماء عادة). وتجدر الإشارة إلى أن المبرد يتلقى أيضًا جرعة معينة من الإشعاع أثناء هذه العملية.
علاوة على ذلك ، يتم نقل الحرارة من المبرد إلى المعتادالماء (بواسطة أجهزة خاصة - مبادلات حرارية) الذي يغلي نتيجة لذلك. البخار المتولد في هذه العملية يدفع التوربين. يتم توصيل مولد بهذا الأخير ، والذي يولد طاقة كهربائية
وبالتالي ، وفقًا لمبدأ التشغيل ، فإن محطة الطاقة النووية هي نفس محطة الطاقة الحرارية. الاختلاف الوحيد هو كيفية توليد البخار.
جغرافيا الطاقة النووية
الدول الخمس الأولى في إنتاج الطاقة النووية هي كما يلي:
- الولايات المتحدة الأمريكية.
- فرنسا.
- اليابان.
- روسيا.
- كوريا الجنوبية.
في الوقت نفسه ، تنتج الولايات المتحدة الأمريكية ، التي تولد حوالي 864 مليار كيلووات ساعة سنويًا ، ما يصل إلى 20٪ من إجمالي كهرباء الكوكب.
في المجموع ، هناك 31 دولة في العالم تشغل محطات للطاقة النووية. من بين جميع قارات الكوكب ، هناك قارتان فقط (أنتاركتيكا وأستراليا) خالية تمامًا من الطاقة النووية.
اليوم في العالم هناك 388المفاعلات النووية. صحيح أن 45 منهم لم يولدوا الكهرباء منذ عام ونصف. تقع معظم المفاعلات النووية في اليابان والولايات المتحدة. تظهر جغرافيتهم الكاملة على الخريطة التالية. يشار إلى البلدان التي لديها مفاعلات نووية عاملة باللون الأخضر ، كما يشار إلى عددها الإجمالي في دولة معينة.
تطوير الطاقة النووية في الدول المختلفة
بشكل عام ، اعتبارًا من 2014 في التطويرتشهد الطاقة النووية انخفاضًا عامًا. هناك ثلاث دول رائدة في بناء مفاعلات نووية جديدة: روسيا والهند والصين. بالإضافة إلى ذلك ، يخطط عدد من الدول التي ليس لديها محطات طاقة نووية لبنائها في المستقبل القريب. وتشمل هذه كازاخستان ومنغوليا وإندونيسيا والمملكة العربية السعودية وعدد من دول شمال إفريقيا.
من ناحية أخرى ، حدد عدد من الدول مسارًا لـالتخفيض التدريجي لعدد محطات الطاقة النووية. وتشمل هذه ألمانيا وبلجيكا وسويسرا. وفي بعض الدول (إيطاليا ، النمسا ، الدنمارك ، أوروغواي) ، الطاقة النووية محظورة على المستوى التشريعي.
المشاكل الرئيسية للطاقة النووية
يرتبط تطوير الطاقة النووية بواحدمشكلة بيئية كبيرة. هذا هو ما يسمى التلوث الحراري للبيئة. وبالتالي ، وفقًا للعديد من الخبراء ، تولد محطات الطاقة النووية حرارة أكثر من محطات الطاقة الحرارية التي لها نفس القدرة. يعتبر التلوث الحراري للمياه خطيراً بشكل خاص ، حيث يخل بالظروف المعيشية الطبيعية للكائنات البيولوجية ويؤدي إلى موت العديد من أنواع الأسماك.
مشكلة أخرى حادة مرتبطة بالذريةالطاقة ، تتعلق بالسلامة النووية بشكل عام. لأول مرة ، فكرت البشرية بجدية في هذه المشكلة بعد كارثة تشيرنوبيل عام 1986. لم يكن مبدأ تشغيل محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية مختلفًا كثيرًا عن مبدأ محطات الطاقة النووية الأخرى. ومع ذلك ، فإن هذا لم ينقذها من حادث خطير وخطير ، مما ترتب عليه عواقب وخيمة للغاية على أوروبا الشرقية بأكملها.
علاوة على ذلك ، فإن خطر الطاقة النووية لا يقتصر فقط على الحوادث التكنولوجية المحتملة. لذلك ، تنشأ مشاكل كبيرة مع التخلص من النفايات النووية.
فوائد الطاقة النووية
ومع ذلك ، فإن مؤيدي تطوير الطاقة النوويةيحدد مهندسو الطاقة أيضًا المزايا الواضحة لتشغيل محطات الطاقة النووية. لذلك ، على وجه الخصوص ، نشرت الرابطة النووية العالمية تقريرها مؤخرًا ببيانات مثيرة جدًا للاهتمام. ووفقا له ، فإن عدد الضحايا من البشر المصاحبين لإنتاج واحد جيجاوات من الكهرباء في محطات الطاقة النووية هو 43 مرة أقل من محطات الطاقة الحرارية التقليدية.
هناك مزايا أخرى لا تقل أهمية. يسمى:
- تكلفة منخفضة لإنتاج الكهرباء.
- النظافة البيئية للطاقة النووية (باستثناء التلوث الحراري للمياه فقط) ؛
- عدم وجود مرجع جغرافي صارم لمحطات الطاقة النووية لمصادر الوقود الكبيرة.
بدلا من الاستنتاج
في عام 1950 ، تم بناء أول محطة للطاقة النووية في العالم.مبدأ تشغيل محطات الطاقة النووية هو انشطار ذرة باستخدام نيوترون. نتيجة لهذه العملية ، يتم إطلاق كمية هائلة من الطاقة.
يبدو أن الطاقة النوويةخير استثنائي للبشرية. ومع ذلك ، فقد أثبت التاريخ خلاف ذلك. على وجه الخصوص ، أظهرت مأساتان كبيرتان - الحادث الذي وقع في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية السوفيتية في عام 1986 وحادث محطة الطاقة اليابانية فوكوشيما - 1 في عام 2011 - الخطر الذي تشكله الذرة "السلمية". وبدأت العديد من دول العالم اليوم في التفكير في الرفض الجزئي أو حتى الكامل للطاقة النووية.
