V polovici dvadsiateho storočia najlepšie mysle ľudstva tvrdohlavopracoval na dvoch úlohách naraz: na vytvorení atómovej bomby a tiež na tom, ako využiť energiu atómu na mierové účely. Takto sa objavili prvé jadrové elektrárne na svete. Aký je princíp fungovania JE? A kde na svete sa nachádzajú najväčšie z týchto elektrární?
História a vlastnosti jadrovej energie
"Energia je hlavou všetkého" - takto môžeteparafrázovať známe príslovie s prihliadnutím na objektívne reálie XXI storočia. S každým ďalším kolom technického pokroku ho ľudstvo potrebuje viac a viac. Dnes sa energia „mierového atómu“ aktívne využíva v ekonomike a výrobe, a to nielen v energetickom sektore.
Elektrina vyrobená v takzvaných jadrových elektrárňach (princíp fungovania je svojou povahou veľmi jednoduchý) má široké využitie v priemysle, vesmírnom prieskume, medicíne a poľnohospodárstve.
Jadrová energia je odvetvie ťažkého priemyslu, ktoré získava teplo a elektrinu z kinetickej energie atómu.
Kedy sa objavili prvé jadrové elektrárne?Princíp fungovania takýchto elektrární skúmali sovietski vedci už v 40. rokoch. Mimochodom, paralelne vynašli aj prvú atómovú bombu. Atóm bol teda „pokojný“ aj smrtiaci.
V roku 1948 I.V.Kurčatov navrhol, aby sovietska vláda začala vykonávať priame práce na získavaní atómovej energie. O dva roky neskôr sa v Sovietskom zväze (v meste Obninsk v regióne Kaluga) začala výstavba úplne prvej jadrovej elektrárne na planéte.
Princíp fungovania všetkých jadrových elektrární je podobný, no nie je vôbec ťažké ho pochopiť. O tom sa bude diskutovať ďalej.
JE: princíp činnosti (foto a popis)
V srdci práce akejkoľvek jadrovej elektrárnespočíva v silnej reakcii, ktorá nastáva, keď sa jadro atómu štiepi. V tomto procese sa najčastejšie zúčastňujú atómy uránu-235 alebo plutónia. Jadro atómov rozdeľuje neutrón, ktorý do nich vstupuje zvonku. V tomto prípade sa objavujú nové neutróny a tiež štiepne fragmenty, ktoré majú obrovskú kinetickú energiu. Práve táto energia je hlavným a kľúčovým produktom činnosti akejkoľvek jadrovej elektrárne.
Takto možno opísať princíp fungovania reaktora jadrovej elektrárne. Na ďalšej fotke môžete vidieť, ako to vyzerá zvnútra.
Existujú tri hlavné typy jadrových reaktorov:
- vysokovýkonný kanálový reaktor (skrátene RBMK);
- reaktor voda-voda (VVER);
- rýchly neutrónový reaktor (BN).
Samostatne stojí za to opísať princíp fungovania jadrovej elektrárne ako celku. Ako to funguje, bude diskutované v nasledujúcom článku.
Princíp činnosti jadrovej elektrárne (schéma)
Jadrová elektráreň funguje v určitom rozsahupodmienkach a v presne stanovených režimoch. Štruktúra jadrovej elektrárne zahŕňa okrem jadrového reaktora (jeden alebo viac) aj ďalšie systémy, špeciálne konštrukcie a vysokokvalifikovaný personál. Aký je princíp fungovania JE? Stručne sa to dá opísať nasledovne.
Hlavným prvkom každej jadrovej elektrárne je jadrový reaktor,v ktorej prebiehajú všetky hlavné procesy. O tom, čo sa deje v reaktore, sme písali v predchádzajúcej časti. Do tohto obrovského kotla je privádzané jadrové palivo (najčastejšie urán) vo forme malých čiernych peliet.
Energia uvoľnená počas reakciívyskytujúce sa v jadrovom reaktore, sa premieňa na teplo a prenáša sa do chladiacej kvapaliny (zvyčajne vody). Stojí za zmienku, že chladiaca kvapalina počas tohto procesu dostáva aj určitú dávku žiarenia.
Ďalej sa teplo z chladiacej kvapaliny prenáša na obvyklévoda (cez špeciálne zariadenia - výmenníky tepla), ktorá v dôsledku toho vrie. Para generovaná v tomto procese poháňa turbínu. K nemu je pripojený generátor, ktorý generuje elektrickú energiu.
Teda podľa princípu fungovania jadrovej elektrárne ide o rovnakú tepelnú elektráreň. Jediný rozdiel je v tom, ako vzniká para.
Geografia jadrovej energie
Prvých päť krajín pre výrobu jadrovej energie je nasledovných:
- USA.
- Francúzsko.
- Japonsko.
- Rusko.
- Južná Kórea.
Zároveň Spojené štáty americké, ktoré ročne vyrobia približne 864 miliárd kWh, vyprodukujú až 20 % všetkej elektriny na planéte.
Celkovo je na svete 31 štátov, ktoré prevádzkujú jadrové elektrárne. Zo všetkých kontinentov planéty sú iba dva (Antarktida a Austrália) úplne bez jadrovej energie.
Dnes ich je na svete 388jadrové reaktory. Pravda, 45 z nich už rok a pol nevyrába elektrinu. Väčšina jadrových reaktorov sa nachádza v Japonsku a Spojených štátoch. Ich úplná geografia je znázornená na nasledujúcej mape. Zelenou farbou sú označené krajiny s prevádzkovanými jadrovými reaktormi a ich celkový počet v konkrétnom stave.
Rozvoj jadrovej energie v rôznych krajinách
Vo všeobecnosti od roku 2014 vo vývojijadrová energetika zažíva všeobecný úpadok. Tri krajiny sú lídrami vo výstavbe nových jadrových reaktorov: Rusko, India a Čína. Navyše množstvo štátov, ktoré jadrové elektrárne nemajú, ich v blízkej budúcnosti plánuje postaviť. Patrí medzi ne Kazachstan, Mongolsko, Indonézia, Saudská Arábia a množstvo severoafrických krajín.
Na druhej strane, niekoľko štátov si stanovilo kurzpostupné znižovanie počtu jadrových elektrární. Patrí medzi ne Nemecko, Belgicko a Švajčiarsko. A v niektorých krajinách (Taliansko, Rakúsko, Dánsko, Uruguaj) je jadrová energia na legislatívnej úrovni zakázaná.
Hlavné problémy jadrovej energetiky
Rozvoj jadrovej energetiky je spojený s jednýmvýznamný environmentálny problém. Ide o takzvané tepelné znečistenie prostredia. Jadrové elektrárne tak podľa mnohých odborníkov vyrobia viac tepla ako tepelné elektrárne s rovnakým výkonom. Nebezpečné je najmä tepelné znečistenie vôd, ktoré narúša prirodzené životné podmienky biologických organizmov a vedie k úhynu mnohých druhov rýb.
Ďalší akútny problém spojený s atómomenergetiky, sa týka jadrovej bezpečnosti vo všeobecnosti. Prvýkrát sa ľudstvo vážne zamyslelo nad týmto problémom po katastrofe v Černobyle v roku 1986. Princíp fungovania jadrovej elektrárne v Černobyle sa príliš nelíšil od iných jadrových elektrární. To ju však nezachránilo od veľkej a vážnej nehody, ktorá mala veľmi vážne následky pre celú východnú Európu.
Nebezpečenstvo jadrovej energie sa navyše neobmedzuje len na možné technogénne havárie. Veľké problémy teda vznikajú pri likvidácii jadrového odpadu.
Výhody jadrovej energie
Napriek tomu priaznivci rozvoja jadraenergetici pomenúvajú aj jasné výhody prevádzky jadrových elektrární. Takže najmä Svetová jadrová asociácia nedávno zverejnila svoju správu s veľmi zaujímavými údajmi. Ľudských obetí sprevádzajúcich výrobu jedného gigawattu elektriny v jadrových elektrárňach je podľa neho 43-krát menej ako v klasických tepelných elektrárňach.
Existujú aj ďalšie, rovnako dôležité, výhody. menovite:
- nízke náklady na výrobu elektriny;
- ekologická čistota jadrovej energetiky (s výnimkou iba tepelného znečistenia vôd);
- absencia prísneho geografického odkazu jadrových elektrární na veľké zdroje paliva.
Namiesto uzatvárania
V roku 1950 bola postavená prvá jadrová elektráreň na svete.Princípom činnosti jadrových elektrární je štiepenie atómu pomocou neutrónu. V dôsledku tohto procesu sa uvoľňuje obrovské množstvo energie.
Zdalo by sa, že jadrová energia ánovýnimočné dobro pre ľudstvo. História však dokázala opak. Najmä dve veľké tragédie – nehoda v sovietskej jadrovej elektrárni Černobyľ v roku 1986 a nehoda v japonskej elektrárni Fukušima-1 v roku 2011 – ukázali nebezpečenstvo, ktoré predstavuje „mierumilovný“ atóm. A mnohé krajiny sveta dnes začali uvažovať o čiastočnom alebo dokonca úplnom odmietnutí jadrovej energie.
