V polovině dvacátého století ty nejlepší mysli lidstva tvrdohlavěpracoval na dvou úkolech najednou: na vytvoření atomové bomby a také na tom, jak využít energii atomu pro mírové účely. Tak se objevily první jaderné elektrárny na světě. Jaký je princip provozu JE? A kde na světě se nacházejí největší z těchto elektráren?
Historie a vlastnosti jaderné energetiky
"Energie je hlavou všeho" - takhle můžetepřeformulovat známé přísloví s přihlédnutím k objektivní realitě XXI. století. S každým dalším kolem technického pokroku toho lidstvo potřebuje víc a víc. Dnes se energie „mírového atomu“ aktivně využívá v ekonomice a výrobě, a to nejen v energetickém sektoru.
Elektřina vyrobená v tzv. jaderných elektrárnách (jejichž princip fungování je ve své podstatě velmi jednoduchý) má široké využití v průmyslu, vesmírném průzkumu, medicíně a zemědělství.
Jaderná energie je odvětví těžkého průmyslu, které získává teplo a elektřinu z kinetické energie atomu.
Kdy se objevily první jaderné elektrárny?Princip fungování takových elektráren zkoumali sovětští vědci již ve 40. letech. Mimochodem, paralelně také vynalezli první atomovou bombu. Atom byl tedy jak „mírový“, tak smrtící.
V roce 1948 I.V.Kurčatov navrhl, aby sovětská vláda začala přímo pracovat na získávání atomové energie. O dva roky později byla v Sovětském svazu (ve městě Obninsk v Kalugské oblasti) zahájena výstavba vůbec první jaderné elektrárny na planetě.
Princip fungování všech jaderných elektráren je podobný, ale není vůbec těžké ho pochopit. O tom se bude dále diskutovat.
JE: princip činnosti (foto a popis)
Srdcem práce každé jaderné elektrárnyspočívá v silné reakci, ke které dochází při štěpení jádra atomu. V tomto procesu se nejčastěji účastní atomy uranu-235 nebo plutonia. Jádro atomů rozděluje neutron, který do nich vstupuje zvenčí. V tomto případě se objevují nové neutrony a také štěpné fragmenty, které mají obrovskou kinetickou energii. Tato energie je hlavním a klíčovým produktem činnosti jakékoli jaderné elektrárny.
Tak lze popsat princip fungování reaktoru jaderné elektrárny. Na další fotce můžete vidět, jak to vypadá zevnitř.
Existují tři hlavní typy jaderných reaktorů:
- vysokovýkonný kanálový reaktor (zkráceně RBMK);
- reaktor voda-voda (VVER);
- rychlý neutronový reaktor (BN).
Samostatně stojí za to popsat princip fungování jaderné elektrárny jako celku. Jak to funguje, bude probráno v dalším článku.
Princip fungování jaderné elektrárny (schéma)
Jaderná elektrárna funguje v určitýchpodmínkách a v přesně stanovených režimech. Struktura jaderné elektrárny zahrnuje kromě jaderného reaktoru (jednoho nebo více) také další systémy, speciální konstrukce a vysoce kvalifikovaný personál. Jaký je princip provozu JE? Stručně to lze popsat následovně.
Hlavním prvkem každé jaderné elektrárny je jaderný reaktor,ve kterém probíhají všechny hlavní procesy. O tom, co se děje v reaktoru, jsme psali v předchozí části. Do tohoto obrovského kotle je přiváděno jaderné palivo (nejčastěji uran) ve formě malých černých pelet.
Energie uvolněná během reakcívyskytující se v jaderném reaktoru, se přeměňuje na teplo a předává se chladivu (obvykle vodě). Stojí za zmínku, že chladicí kapalina během tohoto procesu také dostává určitou dávku záření.
Dále se teplo z chladicí kapaliny přenáší na obvyklévoda (pomocí speciálních zařízení - výměníků tepla), která se v důsledku toho vaří. Pára generovaná v tomto procesu pohání turbínu. K té je připojen generátor, který vyrábí elektrickou energii.
Tedy podle principu fungování jaderné elektrárny se jedná o stejnou tepelnou elektrárnu. Jediný rozdíl je ve způsobu vytváření páry.
Geografie jaderné energetiky
Prvních pět zemí pro výrobu jaderné energie je následujících:
- USA.
- Francie.
- Japonsko.
- Rusko.
- Jižní Korea.
Přitom Spojené státy americké, které ročně vyrobí asi 864 miliard kWh, vyrobí až 20 % veškeré elektřiny na planetě.
Celkem je na světě 31 států, které provozují jaderné elektrárny. Ze všech kontinentů planety jsou pouze dva (Antarktida a Austrálie) zcela bez jaderné energie.
Dnes je na světě 388jaderné reaktory. Pravda, 45 z nich už rok a půl nevyrábí elektřinu. Většina jaderných reaktorů se nachází v Japonsku a Spojených státech. Jejich úplná geografie je zobrazena na následující mapě. Zeleně jsou označeny země s provozovanými jadernými reaktory a také jejich celkový počet v konkrétním stavu.
Rozvoj jaderné energetiky v různých zemích
Obecně od roku 2014 ve vývojijaderná energetika zažívá všeobecný úpadek. Ve výstavbě nových jaderných reaktorů jsou lídry tři země: Rusko, Indie a Čína. Řada států, které jaderné elektrárny nemají, navíc plánuje jejich výstavbu v blízké budoucnosti. Patří mezi ně Kazachstán, Mongolsko, Indonésie, Saúdská Arábie a řada severoafrických zemí.
Na druhou stranu řada států nastavila kurzpostupné snižování počtu jaderných elektráren. Patří mezi ně Německo, Belgie a Švýcarsko. A v některých zemích (Itálie, Rakousko, Dánsko, Uruguay) je jaderná energie na legislativní úrovni zakázána.
Hlavní problémy jaderné energetiky
Rozvoj jaderné energetiky je spojen s jednímvýznamný ekologický problém. Jedná se o tzv. tepelné znečištění prostředí. Jaderné elektrárny tak podle mnoha odborníků vyrobí více tepla než tepelné elektrárny stejného výkonu. Zvláště nebezpečné je tepelné znečištění vod, které narušuje přirozené životní podmínky biologických organismů a vede k úhynu mnoha druhů ryb.
Další akutní problém spojený s atomemenergetiky, týká se jaderné bezpečnosti obecně. Poprvé se lidstvo vážně zamyslelo nad tímto problémem po katastrofě v Černobylu v roce 1986. Princip fungování jaderné elektrárny v Černobylu se příliš nelišil od ostatních jaderných elektráren. To ji však nezachránilo od velké a vážné nehody, která s sebou nesla velmi vážné následky pro celou východní Evropu.
Nebezpečí jaderné energie se navíc neomezuje pouze na možné technogenní havárie. Velké problémy tedy vznikají s likvidací jaderného odpadu.
Výhody jaderné energie
Přesto zastánci rozvoje jadernéenergetici pojmenovávají i jasné výhody provozu jaderných elektráren. Tak konkrétně Světová jaderná asociace nedávno zveřejnila svou zprávu s velmi zajímavými údaji. Počet lidských obětí doprovázejících výrobu jednoho gigawattu elektřiny v jaderných elektrárnách je podle něj 43krát menší než v klasických tepelných elektrárnách.
Existují další, stejně důležité, výhody. A to:
- nízké náklady na výrobu elektřiny;
- ekologická čistota jaderné energetiky (s výjimkou pouze tepelného znečištění vod);
- absence striktního zeměpisného odkazu jaderných elektráren na velké zdroje paliva.
Namísto závěru
V roce 1950 byla postavena první jaderná elektrárna na světě.Principem fungování jaderných elektráren je štěpení atomu pomocí neutronu. V důsledku tohoto procesu se uvolňuje obrovské množství energie.
Zdálo by se, že jaderná energie anovýjimečné dobro pro lidstvo. Historie však ukázala opak. Zejména dvě velké tragédie – havárie v sovětské jaderné elektrárně Černobyl v roce 1986 a havárie v japonské elektrárně Fukušima-1 v roce 2011 – ukázaly nebezpečí, které „mírumilovný“ atom představuje. A mnoho zemí světa dnes začalo uvažovat o částečném nebo dokonce úplném odmítnutí jaderné energie.
