|
На главную
Архив новостей
|
Что такое ядерная энергия? Интересный материал от Росатом
15 Янв 2021
#Case_In
Ядерная энергетика не так давно стала неотъемлемой частью современной цивилизации. Но ее польза несомненна. Свет и тепло в жилых домах и офисах, энергия, необходимая промышленным предприятиям, – все это у нас есть благодаря в том числе и атомным электростанциям.
Использование ядерных технологий открыло человечеству новые возможности для создания передовых энергетических систем и уникальных материалов, освоения труднодоступных территорий на Земле, изучения планет Солнечной системы и раскрытия тайн появления и развития самой Вселенной.
Будущее, в котором человек не использует себе на благо полезные качества атомной энергетики и радиационных технологий, представить невозможно. На Земле и в космосе мы не можем обойтись без применения различных свойств радиации, сберегающих и исцеляющих человека и природу, открывающих новые горизонты в исследовании космического пространства и позволяющих познать основы биологического мира нашей планеты.
«Мы хотим, чтобы люди знали о естественной радиоактивности, понимали, что радиация существует вокруг нас и что в малых дозах естественное радиоактивное излучение не опасно. Радиоактивно все, что нас окружает: полы и стены наших домов, еда, которую мы едим, воздух, которым мы дышим, даже наше собственное тело».
Людовик Ферьер,
куратор коллекции минералов
Музея естественной истории (Вена, Австрия)
В 1896 году французский физик Антуан Беккерель открыл явление радиоактивности – самопроизвольное превращение атомов одного элемента в атомы другого, сопровождающееся испусканием элементарных частиц и электромагнитного излучения. В течение последующих десятилетий ученые во всем мире постигали во всех тонкостях суть этого явления и учились использовать его в практических целях.
Радиоактивные элементы входят и в состав Земли. Сам человек тоже немного радиоактивен, поскольку в любой живой ткани в малейших количествах есть радиоактивные вещества и происходит радиоактивный распад.
Фактически все живые организмы на Земле постоянно испытывают на себе действие природного радиоактивного (ионизирующего) излучения. Существует даже научная теория, согласно которой возникновение жизни на нашей планете связано с воздействием мощных радиационных полей.
Ученым известно о существовании настоящего природного ядерного реактора, которому уже два миллиарда лет. В начале 1970-х годов в Окло (Габон) французские специалисты случайно обнаружили урановую руду с пониженной концентрацией изотопа урана-235, что обычно бывает в результате ядерной реакции. После детального изучения добытого из шахты материала специалисты пришли к удивительному выводу, что в урановой руде протекала ядерная реакция деления, возникшая естественным путем.
Для ее запуска в природе совпали два фактора. Во-первых, в месторождениях урановой руды на западе Экваториальной Африки содержалась критическая масса урана-235. Во-вторых, там же присутствовал замедлитель ядерной реакции – вода. Если бы вода не замедляла нейтроны, управляемая реакция расщепления была бы невозможна и расщепления атомов бы не произошло.
Сегодня существование человечества видится немыслимым без использования знаний об энергии атома. Передовые страны интенсивно развивают различные радиационные технологии и ядерную энергетику, выросшие из фундаментального открытия радиоактивности.
От X-лучей до первой атомной электростанции
Современные высокотехнологичные устройства, уникальные научные и промышленные инструменты и системы, новые материалы и качества уже известных – сегодня все это создается с помощью свойств радиации. Люди изучают и спасают древние артефакты, берегут природу, познают тайны Земли и Вселенной благодаря безграничной силе атомной энергии. Конечно, мы находимся лишь в самом начале полноценного использования всех свойств энергии атомного ядра, но даже то, что уже открыто и применяется, восхищает своими возможностями.
8 ноября 1895 года немецкий физик Вильгельм Рентген обнаружил X-лучи, впоследствии названные в его честь. С помощью рентгена, то есть ионизирующего излучения, человечество научилось не только лечить самые тяжелые заболевания, но и проникать в тайны материи.
Энергию естественного распада радиоактивных изотопов человечество использует в различных земных и космических устройствах – радиоизотопных источниках энергии (РИТЭГах). С их помощью вырабатывается необходимая для функционирования систем электроэнергия и тепло. К примеру, в советских луноходах, исследовавших Луну, РИТЭГи обогревали приборы внутри машины.
Его построили в 1942 году в Чикагском университете под руководством знаменитого физика Энрико Ферми. В нашей стране первый ядерный реактор Ф-1 был построен в 1946 году академиком Игорем Курчатовым в Лаборатории № 2 АН СССР (сегодня это НИЦ «Курчатовский институт»).
С помощью технологии радиоизотопной датировки, основанной на методе определения возраста различных объектов, в составе которых есть какой-либо радиоактивный изотоп, археологи, палеонтологи и даже искусствоведы выясняют возраст древних артефактов.
Первой в мире атомной электростанцией, запущенной в промышленную эксплуатацию, стала Обнинская АЭС в нашей стране. Ее включили в энергосеть 26 июня 1954 года.
Атомная электростанция – надежный и безопасный источник энергии
Наша страна – родоначальник промышленного использования атомных электростанций. Сегодня отечественные атомщики проектируют и строят самые современные АЭС поколения «3+», обладающие высокой экономической эффективностью, надежностью и оснащенные передовыми активными и пассивными системами безопасности.
Проекты АЭС поколения «3+» были разработаны специалистами Инжинирингового дивизиона госкоропрации «Росатом».
Первой построенной станцией стала Нововоронежская АЭС-2. Энергоблок № 1 был сдан в промышленную эксплуатацию 27 февраля 2017 года, второй блок начал работать 31 октября 2019 года. Далее, в марте 2018 года, был запущен первый блок поколения «3+» на Ленинградской АЭС. В конце октября 2020 года на станции заработал второй блок этого проекта.
Инжиниринговый дивизион Росатома в настоящее время единственная компания в мировой атомно-энергетической отрасли, построившая референтные энергоблоки АЭС как третьего поколения:
• энергоблоки № 1–4 Тяньваньской АЭС в Китае
• энергоблоки № 1–2 АЭС «Куданкулам» в Индии так и поколения «3+»:
• энергоблоки № 1–2 Нововоронежской АЭС-2
• энергоблоки № 1–2 Ленинградской АЭС-2
Флагманский проект Росатома – энергоблок АЭС с реактором ВВЭР-1200.
Он вобрал в себя весь отечественный опыт реакторостроения и лучшие мировые исследования по безопасности и надежности. ВВЭР-1200 отличается повышенной на 20% мощностью в сравнении с предыдущим проектом, сроком службы в 60 лет, с перспективой продления, высоким коэффициентом использования установленной мощности – до 90%, возможностью маневра мощностью в интересах энергосистемы и способен работать 18 месяцев без перегрузки топлива.
Проект атомной электростанции с реактором ВВЭР-1200 соответствует требованиям Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), Клуба европейских эксплуатирующих организаций (EUR, European Utility Requirements for LWR Nuclear Power Plants) и «постфукусимским» требованиям WENRA (Western European Nuclear Regulators Association).
Загрузка ядерного топлива в реактор ВВЭР-1200 Ленинградской АЭС
Инжиниринговый дивизион Росатома, в зависимости от условий контракта, сегодня проектирует, поставляет оборудование, сооружает и контролирует процесс строительства атомных электростанций с энергоблоками российского дизайна ВВЭР-1200:
• в Египте на АЭС «Эль-Дабаа»
• в Китае на АЭС «Сюйдапу» и на 7–8 блоках Тяньваньской АЭС
• в Финляндии на АЭС «Ханхикиви»
• в Турции на АЭС «Аккую»
• в Венгрии на АЭС «Пакш-2»
• в Бангладеш на АЭС «Руппур»
• в России на Курской АЭС-2
• в Беларуси на Белорусской АЭС
При сооружении четырех блоков АЭС более 24 тыс. специалистов обеспечиваются работой, поступает экспортный доход с высокой добавленной стоимостью, выстраиваются долгосрочные стратегические отношения с каждой страной-партнером.
Атомная энергетика на службе
Если что-то случится в самом реакторном зале, то вся радиоактивность останется внутри этой оболочки. К примеру, если вода в реакторе превратится в пар и, как в гигантском чайнике, будет давить изнутри на крышку, то оболочка выдержит и это. Системы защиты не дают скапливаться в энергоблоке взрывоопасному водороду и в любых нештатных ситуациях автономно отводят тепло от оболочки.
У АЭС есть активные системы безопасности, приводимые в действие человеком, а есть и пассивные, чье защитное действие совершенно не зависит от оператора.
Одна из важнейших пассивных систем безопасности атомной электростанции – ловушка расплава. Впервые ловушкой была оснащена Тяньваньская АЭС в Китае, построенная по российскому проекту. Теперь такие системы устанавливаются на всех атомных электростанциях дизайна Росатома.
Система безопасности российских АЭС
Четыре высокоэффективных барьера:
• Первый – топливная таблетка, предотвращает выброс радиации под оболочку тепловыделяющего элемента (твэл).
• Второй – сама оболочка твэла из циркониевого сплава, не дает радиации попасть в теплоноситель (воду) главного циркуляционного контура.
• Третий – главный циркуляционный контур, препятствует выходу продуктов деления под защитную герметичную оболочку.
• Четвертый – система защитных герметичных оболочек, выдерживает падение самолета, смерч, ураган или взрыв, колоссальное внутреннее давление и внешнее воздействие ударной волны. Современная российская АЭС выдерживает даже землетрясение силой до восьми баллов.
Строительство Тяньваньской АЭС-2, Китай
Он расположен под ядерным реактором АЭС и заполнен так называемым «жертвенным» материалом из оксидов железа и борной кислоты, который позволяет мгновенно заглушить ядерную реакцию. Пассивной система называется потому, что в случае гипотетической аварии расплавленное топливо без участия человеческого фактора, а лишь под действием силы земной гравитации, падает в огнеупорный стакан и остается в нем.
Согласно требованиям МАГАТЭ, все атомные электростанции оснащаются резервными автономными мобильными дизель-генераторами и мобильными насосными установками, чтобы исключить события, подобные тем, что произошли в 2011 году на японской АЭС «Фукусима-1».
Современная атомная электростанция – надежный, стабильный и мощный источник энергии. Вырабатываемая АЭС электроэнергия идет в общую энергосистему, поступая к промышленным потребителям, в населенные пункты и на любые объекты, где она необходима. АЭС – это экологически чистая энергия, поскольку атомная электростанция не загрязняет атмосферу вредными элементами и не является источником эмиссии парниковых газов.
Помимо всего прочего, атомная электростанция – это еще и один из самых красивых индустриальных объектов, созданных человечеством. В этом можно убедиться, посмотрев на снимки станций, построенных Инжиниринговым дивизионом Росатома.
Какой будет АЭС будущего?
Сегодня специалисты Росатома создают облик ядерной энергетики будущего. Проектировщики, конструкторы, строители единой командой разрабатывают новейшие проекты, внедряют инновационные разработки, увеличивая эффективность и оптимизируя технологические решения энергообъектов. Перспективы развития отрасли определены на годы вперед.
Инжиниринговый дивизион Росатома разработал адаптированный под требования надзорных органов европейских стран проект реактора ВВЭР-1200Е поколения «3+». Атомные станции данного дизайна будут построены в Венгрии и Финляндии.
Главным преимуществом ВВЭР-1200Е является повышенный уровень безопасности блоков к внешним воздействиям и внутренним отказам. Применяемые системы безопасности и барьеры исключают выход радиоактивности в окружающую среду и служат физической защитой от природных катаклизмов, техногенных аварий и иных чрезвычайных ситуаций.
Его можно назвать эволюционным, поскольку он базируется на технических решениях проекта атомной электростанции с реактором ВВЭР-1200.
Ряд характеристик ВВЭР-ТОИ, в том числе:
• оптимизация сроков строительства до 40 месяцев
• снижение стоимости возведения на 20%
• снижение эксплуатационных расходов на 10% по сравнению с проектом предыдущего поколения
позволяют ВВЭР-ТОИ успешно конкурировать на мировом рынке по техническим и экономическим параметрам
В проекте ВВЭР-ТОИ применен ряд дополнительных мер безопасности по сейсмостойкости и при гипотетических тяжелых авариях. Кроме того, без каких-либо доработок блок можно эксплуатировать с использованием так называемого МОКС-топлива.
В 2019 году проект ВВЭР-ТОИ признан соответствующим требованиям Клуба европейских эксплуатирующих организаций (EUR). На сегодняшний день проект ВВЭР-ТОИ реализуется на площадке Курской АЭС-2 в России и на площадке АЭС «Аккую» в Турции.
Изготовление днища корпуса реактора ВВЭР-ТОИ для Курской АЭС-2
Также Инжиниринговый дивизион Росатома выступает генеральным проектировщиком атомных станций с реакторами на быстрых нейтронах. В российской атомной отрасли к настоящему времени накоплен уникальный практический опыт создания и длительной успешной эксплуатации реакторов данного типа. С ними связывается перспектива перехода атомной энергетики на замкнутый топливный цикл, обеспечивающий наиболее эффективное использование урановых ресурсов и решение экологических проблем обращения с ОЯТ и РАО.
В 2015 году в России на Белоярской АЭС начал работу первый и единственный в мире энергоблок с реактором БН-800. Помимо генерации электроэнергии, блок решает ряд важнейших задач, обеспечивая наработку научной и исследовательской базы для новейшего проекта АЭС на быстрых нейтронах большей мощности – БН-1200.
Энергоблок БН-800 Белоярской АЭС
|
