A metà del ventesimo secolo, le migliori menti dell'umanità ostinatamenteha lavorato su due compiti contemporaneamente: sulla creazione di una bomba atomica e su come utilizzare l'energia dell'atomo per scopi pacifici. Ecco come sono apparse le prime centrali nucleari al mondo. Qual è il principio di funzionamento della centrale nucleare? E dove nel mondo si trovano le più grandi di queste centrali elettriche?
Storia e caratteristiche del nucleare
"L'energia è la testa di tutto" - ecco come puoiper riformulare un noto proverbio, tenendo conto delle realtà oggettive del XXI secolo. Con ogni nuovo ciclo di progresso tecnico, l'umanità ne ha bisogno sempre di più. Oggi, l'energia dell'"atomo pacifico" viene utilizzata attivamente nell'economia e nella produzione, e non solo nel settore energetico.
L'elettricità prodotta nelle cosiddette centrali nucleari (il cui principio è di natura molto semplice) è ampiamente utilizzata nell'industria, nell'esplorazione spaziale, nella medicina e nell'agricoltura.
L'energia nucleare è un ramo dell'industria pesante che estrae calore ed elettricità dall'energia cinetica dell'atomo.
Quando sono apparse le prime centrali nucleari?Il principio di funzionamento di tali centrali elettriche è stato studiato dagli scienziati sovietici negli anni '40. A proposito, parallelamente, hanno anche inventato la prima bomba atomica. Quindi, l'atomo era sia "pacifico" che mortale.
Nel 1948 I.V.Kurchatov suggerì che il governo sovietico iniziasse a svolgere un lavoro diretto sull'estrazione dell'energia atomica. Due anni dopo, in Unione Sovietica (nella città di Obninsk, nella regione di Kaluga), iniziò la costruzione della prima centrale nucleare del pianeta.
Il principio di funzionamento di tutte le centrali nucleari è simile, ma non è affatto difficile capirlo. Questo sarà discusso ulteriormente.
NPP: principio di funzionamento (foto e descrizione)
Al centro del lavoro di qualsiasi centrale nuclearesi trova una potente reazione che si verifica quando il nucleo di un atomo si scinde. In questo processo sono più spesso coinvolti atomi di uranio-235 o di plutonio. Il nucleo degli atomi divide un neutrone che entra in essi dall'esterno. In questo caso, compaiono nuovi neutroni e frammenti di fissione, che hanno un'enorme energia cinetica. Questa energia è il prodotto principale e chiave dell'attività di qualsiasi centrale nucleare.
Così si può descrivere il principio di funzionamento di un reattore di una centrale nucleare. Nella foto successiva puoi vedere come appare dall'interno.
Esistono tre tipi principali di reattori nucleari:
- reattore a canale ad alta potenza (abbreviato come RBMK);
- reattore acqua-acqua (VVER);
- reattore a neutroni veloci (BN).
Separatamente, vale la pena descrivere il principio di funzionamento della centrale nucleare nel suo insieme. Come funziona sarà discusso nel prossimo articolo.
Il principio di funzionamento di una centrale nucleare (schema)
La centrale nucleare opera in certicondizioni e in modalità rigorosamente specificate. Oltre ad un reattore nucleare (uno o più), la struttura di una centrale nucleare comprende anche altri sistemi, strutture speciali e personale altamente qualificato. Qual è il principio di funzionamento della centrale nucleare? Può essere brevemente descritto come segue.
L'elemento principale di qualsiasi centrale nucleare è un reattore nucleare,in cui si svolgono tutti i principali processi. Abbiamo scritto di ciò che accade nel reattore nella sezione precedente. Il combustibile nucleare (di solito uranio) viene alimentato sotto forma di piccoli pellet neri in questa enorme caldaia.
Energia rilasciata durante le reazioniche si verifica in un reattore nucleare, viene convertito in calore e trasferito al liquido di raffreddamento (solitamente acqua). Vale la pena notare che il liquido di raffreddamento riceve anche una certa dose di radiazioni durante questo processo.
Inoltre, il calore del liquido di raffreddamento viene trasferito al solitoacqua (mediante dispositivi speciali - scambiatori di calore), che di conseguenza bolle. Il vapore generato in questo processo aziona la turbina. A quest'ultimo è collegato un generatore che genera energia elettrica.
Quindi, secondo il principio di funzionamento di una centrale nucleare, si tratta della stessa centrale termica. L'unica differenza è come viene generato il vapore.
Geografia del nucleare
I primi cinque paesi per la produzione di energia nucleare sono i seguenti:
- STATI UNITI D'AMERICA.
- Francia.
- Giappone.
- Russia.
- Corea del Sud.
Allo stesso tempo, gli Stati Uniti d'America, generando circa 864 miliardi di kWh all'anno, producono fino al 20% di tutta l'elettricità del pianeta.
In totale, ci sono 31 stati nel mondo che gestiscono centrali nucleari. Di tutti i continenti del pianeta, solo due (Antartide e Australia) sono completamente privi di energia nucleare.
Oggi nel mondo sono 388reattori nucleari. È vero, 45 di loro non producono elettricità da un anno e mezzo. La maggior parte dei reattori nucleari si trova in Giappone e negli Stati Uniti. La loro geografia completa è mostrata nella seguente mappa. I paesi con reattori nucleari operativi sono indicati in verde ed è indicato anche il loro numero totale in un particolare stato.
Sviluppo del nucleare in diversi paesi
In generale, a partire dal 2014 in sviluppoil nucleare sta vivendo un declino generale. Tre paesi sono i leader nella costruzione di nuovi reattori nucleari: Russia, India e Cina. Inoltre, un certo numero di stati che non dispongono di centrali nucleari stanno pianificando di costruirle nel prossimo futuro. Questi includono Kazakistan, Mongolia, Indonesia, Arabia Saudita e un certo numero di paesi nordafricani.
D'altra parte, un certo numero di stati ha stabilito un corso pergraduale riduzione del numero di centrali nucleari. Questi includono Germania, Belgio e Svizzera. E in alcuni paesi (Italia, Austria, Danimarca, Uruguay) il nucleare è vietato a livello legislativo.
I principali problemi del nucleare
Lo sviluppo dell'energia nucleare è associato a unoproblema ambientale significativo. Questo è il cosiddetto inquinamento termico dell'ambiente. Pertanto, secondo molti esperti, le centrali nucleari generano più calore delle centrali termiche di pari capacità. L'inquinamento termico delle acque è particolarmente pericoloso, il che sconvolge le condizioni di vita naturali degli organismi biologici e porta alla morte di molte specie di pesci.
Un altro problema acuto associato all'atomicaenergia, riguarda la sicurezza nucleare in generale. Per la prima volta, l'umanità ha pensato seriamente a questo problema dopo il disastro di Chernobyl del 1986. Il principio di funzionamento della centrale nucleare di Chernobyl non era molto diverso da quello di altre centrali nucleari. Questo però non l'ha salvata da un grave e grave incidente, che ha comportato gravissime conseguenze per tutta l'Europa dell'Est.
Inoltre, il pericolo dell'energia nucleare non si limita solo a possibili incidenti tecnologici. Quindi, sorgono grossi problemi con lo smaltimento delle scorie nucleari.
Vantaggi dell'energia nucleare
Tuttavia, i sostenitori dello sviluppo del nuclearegli ingegneri energetici menzionano anche i chiari vantaggi del funzionamento delle centrali nucleari. Quindi, in particolare, la World Nuclear Association ha recentemente pubblicato il suo rapporto con dati molto interessanti. Secondo lui, il numero di vittime umane che accompagnano la produzione di un gigawatt di elettricità nelle centrali nucleari è 43 volte inferiore a quello delle centrali termoelettriche tradizionali.
Ci sono altri vantaggi, ugualmente importanti. Vale a dire:
- basso costo di produzione di energia elettrica;
- pulizia ecologica dell'energia nucleare (ad eccezione del solo inquinamento termico delle acque);
- l'assenza di uno stretto collegamento geografico delle centrali nucleari alle grandi fonti di combustibile.
Invece di concludere
Nel 1950 fu costruita la prima centrale nucleare al mondo.Il principio di funzionamento delle centrali nucleari è la fissione di un atomo usando un neutrone. Come risultato di questo processo, viene rilasciata un'enorme quantità di energia.
Sembrerebbe che l'energia nucleare siaun bene eccezionale per l'umanità. Tuttavia, la storia ha dimostrato il contrario. In particolare, due grandi tragedie - l'incidente alla centrale nucleare sovietica di Chernobyl nel 1986 e l'incidente alla centrale giapponese Fukushima-1 nel 2011 - hanno dimostrato il pericolo rappresentato dall'atomo "pacifico". E molti paesi del mondo oggi hanno cominciato a pensare a un rifiuto parziale o addirittura totale dell'energia nucleare.
