La mijlocul secolului al XX-lea, cele mai bune minți ale omenirii se încăpățâneazăa lucrat la două sarcini simultan: la crearea unei bombe atomice, precum și la modul de utilizare a energiei atomului în scopuri pașnice. Așa au apărut primele centrale nucleare din lume. Care este principiul de funcționare a CNE? Și unde din lume se află cele mai mari dintre aceste centrale electrice?
Istoria și caracteristicile energiei nucleare
„Energia este capul tuturor” – așa poția reformula un proverb cunoscut, ținând cont de realitățile obiective ale secolului XXI. Cu fiecare nouă rundă de progres tehnic, omenirea are nevoie din ce în ce mai mult de el. Astăzi, energia „atomului pașnic” este utilizată activ în economie și producție, și nu numai în sectorul energetic.
Electricitatea produsă în așa-numitele centrale nucleare (al căror principiu este de natură foarte simplă) este utilizată pe scară largă în industrie, explorare spațială, medicină și agricultură.
Energia nucleară este o ramură a industriei grele care extrage căldură și electricitate din energia cinetică a atomului.
Când au apărut primele centrale nucleare?Principiul de funcționare a unor astfel de centrale electrice a fost studiat de oamenii de știință sovietici încă din anii 40. Apropo, în paralel, au inventat și prima bombă atomică. Astfel, atomul era atât „pașnic”, cât și mortal.
În 1948 I.V.Kurchatov a sugerat ca guvernul sovietic să înceapă să desfășoare activități directe privind extracția energiei atomice. Doi ani mai târziu, în Uniunea Sovietică a început construcția primei centrale nucleare de pe planetă (în orașul Obninsk, regiunea Kaluga).
Principiul de funcționare al tuturor centralelor nucleare este similar, dar nu este deloc greu de înțeles. Acest lucru va fi discutat în continuare.
CNE: principiu de funcționare (foto și descriere)
În centrul muncii oricărei centrale nuclearestă o reacție puternică care are loc atunci când nucleul unui atom se fisiază. În acest proces sunt implicați cel mai adesea atomii de uraniu-235 sau plutoniu. Nucleul atomilor împarte neutronul care intră în ei din exterior. În acest caz, apar noi neutroni, precum și fragmente de fisiune, care au o energie cinetică enormă. Această energie este produsul principal și cheie al activității oricărei centrale nucleare.
Așa poate fi descris principiul de funcționare al unui reactor de centrală nucleară. În fotografia următoare, puteți vedea cum arată din interior.
Există trei tipuri principale de reactoare nucleare:
- reactor cu canal de mare putere (abreviat ca RBMK);
- reactor apă-apă (VVER);
- reactor rapid cu neutroni (BN).
Separat, merită descris principiul de funcționare al centralei nucleare în ansamblu. Cum funcționează va fi discutat în articolul următor.
Principiul de funcționare a unei centrale nucleare (diagrama)
O centrală nucleară funcționează în anumitecondiţii şi în moduri strict specificate. Pe lângă un reactor nuclear (unul sau mai multe), structura unei centrale nucleare include și alte sisteme, structuri speciale și personal înalt calificat. Care este principiul de funcționare a CNE? Poate fi descris pe scurt după cum urmează.
Elementul principal al oricărei centrale nucleare este un reactor nuclear,în care au loc toate procesele principale. Am scris despre ceea ce se întâmplă în reactor în secțiunea anterioară. Combustibilul nuclear (de obicei uraniu) este alimentat sub formă de pelete mici și negre în acest cazan uriaș.
Energia eliberată în timpul reacțiilorcare apare într-un reactor nuclear, este transformată în căldură și transferată în lichidul de răcire (de obicei apă). Este de remarcat faptul că lichidul de răcire primește și o anumită doză de radiații în timpul acestui proces.
În plus, căldura de la lichidul de răcire este transferată la cea obișnuităapă (prin intermediul unor dispozitive speciale - schimbătoare de căldură), care fierbe ca urmare. Aburul generat în acest proces antrenează turbina. La acesta din urmă este conectat un generator, care generează energie electrică.
Astfel, conform principiului de funcționare al unei centrale nucleare, este aceeași centrală termică. Singura diferență este modul în care este generat aburul.
Geografia energiei nucleare
Primele cinci țări pentru producția de energie nucleară sunt următoarele:
- STATELE UNITE ALE AMERICII.
- Franţa.
- Japonia.
- Rusia.
- Coreea de Sud.
În același timp, Statele Unite ale Americii, generând aproximativ 864 miliarde kWh pe an, produc până la 20% din toată energia electrică a planetei.
În total, există 31 de state în lume care operează centrale nucleare. Dintre toate continentele planetei, doar două (Antarctica și Australia) sunt complet lipsite de energie nucleară.
Astăzi în lume sunt 388reactoare nucleare. Adevărat, 45 dintre ei nu produc energie electrică de un an și jumătate. Majoritatea reactoarelor nucleare sunt situate în Japonia și Statele Unite. Geografia lor completă este prezentată pe harta următoare. Țările cu reactoare nucleare în funcțiune sunt indicate cu verde, iar numărul lor total într-o anumită stare este, de asemenea, indicat.
Dezvoltarea energiei nucleare în diferite țări
În general, din 2014 în dezvoltareenergia nucleară se confruntă cu un declin general. Trei țări sunt lideri în construcția de noi reactoare nucleare: Rusia, India și China. În plus, o serie de state care nu au centrale nucleare plănuiesc să le construiască în viitorul apropiat. Acestea includ Kazahstan, Mongolia, Indonezia, Arabia Saudită și o serie de țări nord-africane.
Pe de altă parte, o serie de state au stabilit un curs pentrureducerea treptată a numărului de centrale nucleare. Acestea includ Germania, Belgia și Elveția. Și în unele țări (Italia, Austria, Danemarca, Uruguay), energia nucleară este interzisă la nivel legislativ.
Principalele probleme ale energiei nucleare
Dezvoltarea energiei nucleare este asociată cu unaproblemă semnificativă de mediu. Aceasta este așa-numita poluare termică a mediului. Astfel, potrivit multor experti, centralele nucleare genereaza mai multa caldura decat centralele termice de aceeasi capacitate. Deosebit de periculoasă este poluarea termică a apelor, care perturbă condițiile naturale de viață ale organismelor biologice și duce la moartea multor specii de pești.
O altă problemă acută asociată cu atomulenergie, se referă la siguranța nucleară în general. Pentru prima dată, omenirea s-a gândit serios la această problemă după dezastrul de la Cernobîl din 1986. Principiul de funcționare al centralei nucleare de la Cernobîl nu a fost cu mult diferit de cel al altor centrale nucleare. Acest lucru nu a scăpat-o însă de un accident major și grav, care a antrenat consecințe foarte grave pentru toată Europa de Est.
Mai mult, pericolul energiei nucleare nu se limitează doar la posibilele accidente tehnologice. Deci, apar mari probleme cu eliminarea deșeurilor nucleare.
Beneficiile energiei nucleare
Cu toate acestea, susținătorii dezvoltării nucleareinginerii energetici numesc și avantajele clare ale funcționării centralelor nucleare. Deci, în special, Asociația Nucleară Mondială și-a publicat recent raportul cu date foarte interesante. Potrivit acestuia, numărul victimelor umane care însoțesc producția unui gigawatt de electricitate la centralele nucleare este de 43 de ori mai mic decât la centralele termice tradiționale.
Există și alte avantaje, la fel de importante. Și anume:
- cost redus de producere a energiei electrice;
- curățenia ecologică a energiei nucleare (cu excepția doar a poluării termice a apelor);
- absența unei legături geografice stricte a centralelor nucleare cu surse mari de combustibil.
În loc de încheiere
În 1950, a fost construită prima centrală nucleară din lume.Principiul de funcționare al centralelor nucleare este fisiunea unui atom folosind un neutron. Ca rezultat al acestui proces, o cantitate extraordinară de energie este eliberată.
S-ar părea că energia nucleară esteun bine excepțional pentru umanitate. Cu toate acestea, istoria a dovedit contrariul. În special, două tragedii majore - accidentul de la centrala nucleară sovietică de la Cernobîl în 1986 și accidentul de la centrala electrică japoneză Fukushima-1 în 2011 - au demonstrat pericolul reprezentat de atomul „pașnic”. Și multe țări ale lumii de astăzi au început să se gândească la o respingere parțială sau chiar completă a energiei nucleare.
