Atom kraftværk

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 15. august 2022; checks kræver 66 redigeringer .

Atomkraftværk (NPP) - en nuklear installation til produktion af energi i specificerede tilstande og brugsbetingelser, beliggende inden for det område, der er defineret af projektet, hvor en atomreaktor (reaktorer) og et kompleks af nødvendige systemer, enheder, udstyr og strukturer med de nødvendige arbejdere anvendes til dette formål (personel) (NP-001) [1] .

Elektricitet blev første gang produceret af en atomreaktor den 3. september 1948 ved X-10 Graphite Reactor i Oak Ridge , Tennessee , USA , som var det første atomkraftværk til at drive en elektrisk pære [2] . Et andet, større eksperiment fandt sted den 20. december 1951 på EBR-I forsøgsstationen nær Arco, Idaho .

Verdens første atomkraftværk blev skabt i Sovjetunionen som en del af det fredelige atomudviklingsprogram , der blev indledt i 1948 på initiativ af akademiker Igor Vasilyevich Kurchatov [3] .

Rusland har også en prioritet i udviklingen af ​​hurtige neutronreaktorer , som vil gøre det muligt at befri menneskeheden for brugt atombrændsel og plutonium af våbenkvalitet , fuldt ud at udnytte sit energipotentiale til fredelige formål [4] .

Historie

Forsøg på at bruge en kontrolleret atomreaktion til at generere elektricitet begyndte i 1940'erne i flere lande. I USSR i anden halvdel af 1940'erne, selv før afslutningen af ​​arbejdet med oprettelsen af ​​den første sovjetiske atombombe (den blev testet den 29. august 1949), begyndte sovjetiske videnskabsmænd at udvikle de første projekter til fredelig brug af atomenergi, hvis generelle retning var elkraftindustrien. I 1948, efter forslag fra I. V. Kurchatov og i overensstemmelse med instruktionerne fra bolsjevikkernes All-Union Kommunistiske Parti og regeringen, begyndte det første arbejde med den praktiske anvendelse af atomenergi til at generere elektricitet [5] .

3. september 1948 i USA for første gang lykkedes med at drive elektriske apparater ved hjælp af elektricitet opnået fra X-10 grafitreaktoren [6] [7] [8] . I maj 1950, i byen Obninsk , beliggende i Kaluga-regionen , begyndte opførelsen af ​​Obninsk atomkraftværket . I samme 1950 blev EBR-I reaktoren skabt i USA nær byen Arco, Idaho. Denne reaktor producerede den 20. december 1951 under eksperimentet brugbar elektricitet med en effekt på 800 W. Derefter blev reaktorens effekt øget for at levere elektricitet til stationen, hvor reaktoren var placeret. Dette giver ret til at kalde denne station for det første eksperimentelle atomkraftværk, men den var samtidig ikke tilsluttet elnettet.

I USSR blev det første atomkraftværk - Obninsk NPP med en kapacitet på 5 MW - lanceret den 27. juni 1954 ; det blev verdens første atomkraftværk tilsluttet det offentlige elnet, selvom det ikke producerede elektricitet i industriel skala. I 1958 blev 1. etape af det sibiriske kernekraftværk med en kapacitet på 100 MW sat i drift, efterfølgende blev den fulde designkapacitet øget til 600 MW. Samme år begyndte opførelsen af ​​det industrielle atomkraftværk i Beloyarsk , og den 26. april 1964 gav generatoren til 1. etape strøm til forbrugerne. I september 1964 blev den 1. blok af Novovoronezh NPP med en kapacitet på 210 MW søsat; den anden enhed med en kapacitet på 365 MW blev lanceret i december 1969. I 1973 blev den første blok af Leningrad NPP lanceret[ betydningen af ​​det faktum? ] .

Uden for USSR blev det første industrielle atomkraftværk med en kapacitet på 49 MW sat i drift i 1956 i Calder Hall ( Storbritannien ). Et år senere kom Shippingport Nuclear Power Plant med en kapacitet på 60 MW i drift i USA . Frankrig lancerede sit første atomkraftværk i 1959, Tyskland i 1961, Canada i 1962, Sverige i 1964 og Japan i 1966. I 1976 begyndte konstruktionsarbejdet på et rekordstort antal nye reaktorer i atomenergiens historie, 44 enheder. Et år tidligere udgav Det Internationale Atomenergiagentur (IAEA) en prognose om, at i år 2000 ville den samlede atomkraftkapacitet på verdensplan nå op på 4.000 GW eller endda 7.000 GW. Estimatet blev overvurderet med 10 gange.

I 1979 skete der en alvorlig ulykke på Three Mile Island atomkraftværket , hvorefter USA gradvist holdt op med at bygge atomreaktorer. Ideen om at introducere nye nukleare kapaciteter vendte tilbage til George W. Bushs administration i begyndelsen af ​​2000'erne. Der var planer om seriel konstruktion af tredjegenerationsreaktorer, som fik det uofficielle navn "atomrenæssancen". Fra 2016 er fire sådanne reaktorer under opførelse.

I 1984 og 1985 blev et rekordstort antal reaktorer sat i drift, 33 hvert år. I 1986 - en storstilet katastrofe ved atomkraftværket i Tjernobyl , som ud over de umiddelbare konsekvenser alvorligt ramte hele atomenergiindustrien som helhed. Det tvang eksperter fra hele verden til at genoverveje problemet med kernekraftværkssikkerhed og tænke over behovet for internationalt samarbejde for at forbedre atomkraftværkernes sikkerhed. Under indflydelse af Tjernobyl-katastrofen afholdt Italien en folkeafstemning, hvor flertallet stemte for lukningen af ​​landets atomkraftværk. Som et resultat stoppede Italien driften af ​​atomkraftværker i 1990'erne .

Den 15. maj 1989, på den stiftende forsamling i Moskva , blev det annonceret den officielle dannelse af World Association of Nuclear Power Plant Operators ( eng.  WANO ), en international professionel sammenslutning , der forener organisationer, der driver atomkraftværker rundt om i verden. Sammenslutningen har sat sig ambitiøse mål for at forbedre nuklear sikkerhed i hele verden ved at implementere sine internationale programmer [9] .

I slutningen af ​​1980'erne faldt tempoet i byggeriet af atomkraftværker betydeligt. Men i 1996 toppede atomenergiens andel af verdens elproduktion med 17,6 %.

Katastrofen ved Fukushima-1 atomkraftværket , som fandt sted i marts 2011 i Japan, havde stor indflydelse på atomenergien . Det opstod som et resultat af påvirkningen af ​​atomkraftværket af et kraftigt jordskælv og tsunamien , der fulgte det .

Strømproduktion

I 2018 producerede verdens atomkraftværker i alt 2560 TWh elektricitet [10] , hvilket udgjorde 10,8 % af verdens elproduktion. Fra midten af ​​2019 er antallet af kørende atomkraftenheder ( eksklusive midlertidigt lukkede) i verden 453 [10] .

Verdens førende inden for produktion af nuklear elektricitet for 2018 var [10] [11] :

Halvdelen af ​​verdens atomkraftproduktion kommer fra USA og Frankrig.

Det største atomkraftværk i Europa er atomkraftværket Zaporozhye i byen Energodar ( Zaporozhye-regionen , Ukraine ), hvis konstruktion begyndte i 1980; siden 1996 har 6 kraftenheder med VVER-1000- reaktorer med en samlet kapacitet på 6,0 GW(e) været i drift der .

Det største atomkraftværk i verden (i form af installeret kapacitet) - Kashiwazaki-Kariwa atomkraftværket (siden 1997) er beliggende i den japanske by Kashiwazaki , Niigata Prefecture . Den har fem kogende vandreaktorer (BWR'er) og to avancerede kogende vandreaktorer (ABWR'er) med en samlet installeret kapacitet på 8.212 GW(e) . Stationen har dog ikke produceret strøm siden 2011. Derfor er det største fungerende atomkraftværk i verden det canadiske Bruce-atomkraftværk med otte tungtvands-atomreaktorer (PHWR) af typen CANDU med en installeret kapacitet på 6.797 GW (e) . Herefter følger det sydkoreanske atomkraftværk Kori med syv driftskraftenheder ( PWR ) med en installeret kapacitet på 6.254 GW(e) .

Nuværende tilstand og udsigter

Atomkraftværker bruges af 31 lande. Langt de fleste atomkraftværker er placeret i Europa, Nordamerika, Fjernøsten Asien og det tidligere USSR's territorium, mens der næsten ikke er nogen i Afrika, og slet ingen i Australien og Oceanien. Der er 451 atomkraftreaktorer i drift i verden med en samlet kapacitet på 394 GW [12] [13] . Yderligere 41 reaktorer har ikke produceret elektricitet i 1,5 til 20 år, med 40 af dem i Japan .

Ifølge rapporten om tilstanden i atomkraftindustrien [12] er industrien i 2016 i tilbagegang. Toppen af ​​atomenergiproduktionen blev registreret i 2006 (2660 TWh ). Andelen af ​​atomkraft i den globale elproduktion faldt fra 17,6 % i 1996 til 10,7 % i 2015. 158 reaktorer blev permanent lukket ned. Gennemsnitsalderen for en lukket reaktor er 25 år. Derudover har byggeriet af 6 reaktorer formelt stået på i mere end 15 år.

I løbet af de sidste 10 år er 47 kraftenheder blevet sat i drift i verden , næsten alle er placeret enten i Asien (26 i Kina) eller i Østeuropa. To tredjedele af de reaktorer, der i øjeblikket er under opførelse, er i Kina , Indien og Rusland . Kina er ved at implementere det mest ambitiøse program for opførelse af nye atomkraftværker, og omkring et dusin andre lande bygger atomkraftværker eller udvikler projekter til deres konstruktion. Under hensyntagen til idriftsættelsen af ​​Akademik Lomonosov FNPP opererer elleve stationer i Rusland [14] .

Samtidig er der modsatte tendenser til stagnation og endda opgivelse af atomenergi i verden . Da nogle ledere af atomenergi ( USA , Frankrig , Japan ) og nogle andre lande lukkede en række atomkraftværker. Italien blev det eneste land, der lukkede alle eksisterende atomkraftværker og helt opgav atomenergi. Belgien , Tyskland , Spanien , Schweiz fører en langsigtet politik for at udfase atomkraft. Litauen , Kasakhstan har midlertidigt ikke atomkraft, selvom de planlægger at bygge nye i stedet for lukkede atomkraftværker. Østrig , Cuba , Libyen , Nordkorea , Polen stoppede af politiske, økonomiske eller tekniske årsager deres atomprogrammer, før de lancerede deres første atomkraftværker, som blev startet ved byggeri, selvom de sidste to lande planlægger at bygge atomkraftværker igen . Tidligere nægtede Armenien atomenergi , men derefter blev dets eneste atomkraftværk sat i drift igen. Holland , Taiwan , Sverige , som har atomkraftværker , planlagde at opgive atomenergi, selvom de har suspenderet sådanne aktiviteter indtil videre. Australien , Aserbajdsjan , Ghana , Grækenland , Georgien , Danmark , Irland , Liechtenstein , Luxembourg , Malaysia , Malta , New Zealand , Norge , Portugal , Filippinerne havde også tidligere, men opgivet atomenergiprogrammer . Udsigterne for den annoncerede opførelse af nye atomkraftværker i nogle landes tilfælde rejser også tvivl.

Der er en tendens til ældning af atomreaktorer. Gennemsnitsalderen for reaktorer i drift er 29 år. Den ældste reaktor i drift er i Schweiz og har været i drift i 50 år.

I øjeblikket udvikles internationale projekter for ny generation af atomreaktorer , såsom GT-MGR , som lover at forbedre sikkerheden og øge effektiviteten af ​​atomkraftværker.

I 2007 begyndte Rusland opførelsen af ​​verdens andet flydende atomkraftværk (efter atomkraftværket om bord på Sturgis”), som gør det muligt at løse problemet med mangel på energi i landets fjerntliggende kystområder [15] . Byggeriet stod over for forsinkelser. Det flydende atomkraftværk blev sat i drift i 2019 (det blev sat i kommerciel drift den 22. maj 2020 [14] ), byggetiden var 12 år.

Adskillige lande, herunder USA, Japan, Sydkorea, Rusland og Argentina, udvikler miniatomkraftværker med en kapacitet på omkring 10-20 MW med det formål at levere varme og elektricitet til individuelle industrier, boligkomplekser og , i fremtiden individuelle huse. Det antages, at små reaktorer (se f.eks. Hyperion NPP ) kan skabes ved hjælp af sikre teknologier, der i høj grad reducerer muligheden for lækage af nukleart materiale [16] . En lille CAREM25- reaktor er under opførelse i Argentina. Den første erfaring med at bruge mini-atomkraftværker blev modtaget af USSR ( Bilibino NPP ).

I 2019 blev det også kendt, at China State Nuclear Corporation (CNNC) har til hensigt at påbegynde byggeriet af Kinas første flydende atomkraftværk [17] .

Klassifikation

Efter reaktortype

Atomkraftværker er klassificeret efter typen af ​​anvendte reaktorer :

Efter type af frigivet energi

Afhængigt af den leverede energitype kan atomkraftværker opdeles i:

Sådan virker det


Figuren viser et diagram over driften af ​​et atomkraftværk med en dobbeltkreds vandkølet kraftreaktor .

Den energi, der frigives i reaktorkernen , overføres til det primære kølemiddel . Dernæst kommer kølevæsken ind i varmeveksleren ( dampgenerator ), hvor den opvarmer det sekundære kredsløbsvand til kog. Den resulterende damp kommer ind i turbinerne , der roterer de elektriske generatorer . Ved udløbet af turbinerne kommer dampen ind i kondensatoren , hvor den afkøles af en stor mængde vand, der kommer fra reservoiret.

Trykkompensatoren er en ret kompleks og omfangsrig struktur, der tjener til at udligne tryksvingninger i kredsløbet under reaktordrift, som opstår på grund af kølevæskens termiske udvidelse. Trykket i 1. kredsløb kan nå op til 160 atmosfærer ( VVER-1000 ).

Udover vand kan metalsmelter også anvendes i forskellige reaktorer som kølemiddel og kølemiddel: natrium , bly, eutektisk legering af bly med vismut osv. Brugen af ​​flydende metalkølemidler gør det muligt at forenkle udformningen af ​​reaktorkernens skal (i modsætning til vandkredsløbet overstiger trykket i det flydende metalkredsløb ikke atmosfærisk), slippe af med trykkompensatoren.

Det samlede antal kredsløb kan variere for forskellige reaktorer, diagrammet i figuren er vist for VVER type reaktorer (trykvandskraftreaktor). Reaktorer af RBMK -typen (High Power Channel Type Reactor) bruger et vandkredsløb, hurtige neutronreaktorer  - to natrium- og et vandkredsløb, avancerede projekter af SVBR-100- og BREST-reaktorerne involverer et dobbeltkredsløbssystem med en tung kølevæske i det primære kredsløb og vand i det andet .

Hvis det ikke er muligt at bruge store mængder vand til at kondensere dampen, kan vandet i stedet for at bruge et reservoir afkøles i specielle køletårne ​​( køletårne ​​), som på grund af deres størrelse normalt er den mest synlige del af et atomkraftværk.

Atomkraftværk

Rusland er et af de få lande, hvor mulighederne for at bygge atomkraftværker seriøst overvejes. Dette forklares af det faktum, at der i Rusland er et centraliseret system til vandopvarmning af bygninger, i overværelse af hvilket det er tilrådeligt at bruge atomkraftværker til at opnå ikke kun elektrisk, men også termisk energi (svarende til CHP ). De første projekter af sådanne stationer blev udviklet tilbage i 70'erne af det XX århundrede, dog på grund af begyndelsen i slutningen af ​​1980'erne. økonomiske omvæltninger og hård offentlig modstand til ende, blev ingen af ​​dem gennemført. Undtagelsen er Bilibino-atomkraftværket med lille kapacitet, som leverer varme og elektricitet til byen Bilibino i Arktis (5546 [18] mennesker) og lokale minevirksomheder samt forsvarsreaktorer (hvis hovedopgaven er produktion af plutonium ):

Konstruktionen af ​​følgende AST'er baseret på reaktorer, der i princippet ligner VVER-1000 , blev også påbegyndt :

Byggeriet af alle tre AST'er blev stoppet i anden halvdel af 1980'erne eller begyndelsen af ​​1990'erne.

I øjeblikket (2006) planlægger Rosenergoatom -koncernen at bygge et flydende atomvarmeværk til Arkhangelsk , Pevek (i 2020 blev det sat i kommerciel drift [14] ) og andre polarbyer baseret på KLT-40- reaktoranlægget brugt til nuklear isbrydere . Der er en variant af en lille uovervåget AST baseret på Elena-reaktoren og et mobilt (med jernbane) Angstrem-reaktoranlæg .

I Ukraine opvarmes en række byer af atomkraftværket, herunder Energodar , som opvarmes af det største atomkraftværk i Europa .

Fordele og ulemper

Den største fordel er den praktiske uafhængighed af brændstofkilder på grund af den lille mængde brændstof, der bruges. For eksempel, 54 brændstofsamlinger med en samlet vægt på 41 tons pr. kraftenhed med en VVER-1000- reaktor på 1-1,5 år (til sammenligning brænder Troitskaya GRES med en kapacitet på 2000 MW to jernbanetog med kul om dagen ). Omkostningerne ved at transportere nukleart brændsel er, i modsætning til det traditionelle, minimale. I Rusland er dette især vigtigt i den europæiske del, da leveringen af ​​kul fra Sibirien er for dyr.

En stor fordel ved et atomkraftværk er dets relative miljømæssige renhed. Ved TPPs varierer de samlede årlige emissioner af skadelige stoffer, som omfatter svovldioxid , nitrogenoxider , carbonoxider , kulbrinter , aldehyder og flyveaske , pr. 1000 MW installeret kapacitet fra omkring 13.000 tons om året for gas og op til 165.000 for TPP'er for pulveriseret kul. Sådanne emissioner på atomkraftværker forekommer i sjældne tilfælde, når standby-dieselgeneratorer aktiveres. Et termisk kraftværk med en kapacitet på 1000 MW bruger 8 millioner tons ilt om året til brændstofoxidation, mens atomkraftværker ikke forbruger ilt [20] .

Desuden produceres et større specifikt (pr. produceret elektricitetsenhed) af radioaktive stoffer fra et kulværk. Kul indeholder altid naturlige radioaktive stoffer ; når kul afbrændes, kommer de næsten helt ind i det ydre miljø. Samtidig er den specifikke aktivitet af emissioner fra termiske kraftværker flere gange højere end for atomkraftværker [21] [22] .

Den eneste faktor, hvor atomkraftværker er miljømæssigt dårligere end traditionelle CPP'er, er termisk forurening forårsaget af højt forbrug af procesvand til køling af turbinekondensatorer , hvilket er lidt højere for atomkraftværker på grund af lavere effektivitet (ikke mere end 35%) . Denne faktor er dog vigtig for akvatiske økosystemer , og moderne atomkraftværker har hovedsageligt deres egne kunstigt skabte kølereservoirer eller afkøles fuldstændigt af køletårne . Nogle atomkraftværker fjerner også en del af varmen til byernes behov for opvarmning og varmtvandsforsyning , hvilket reducerer uproduktive varmetab.

Der er eksisterende og kommende projekter for anvendelse af "overskydende" varme i energibiologiske komplekser ( dambrug , østersdyrkning , opvarmning af drivhuse osv.). Derudover er det i fremtiden muligt at gennemføre projekter til at kombinere atomkraftværker med gasturbiner , herunder som "overbygninger" på eksisterende atomkraftværker, som kan opnå en effektivitet svarende til termiske kraftværkers [23] [24 ] [25] [26] .

For de fleste lande, inklusive Rusland, er produktionen af ​​elektricitet på atomkraftværker ikke dyrere end på pulveriseret kul og endnu mere gas-olie termiske kraftværker . Fordelen ved atomkraftværker i omkostningerne ved produceret elektricitet er især mærkbar under de såkaldte energikriser , der begyndte i begyndelsen af ​​70'erne. Faldende oliepriser reducerer automatisk atomkraftværkernes konkurrenceevne.

Omkostningerne til opførelse af atomkraftværker varierer afhængigt af projektet. Ifølge estimater i 2007, udarbejdet på grundlag af projekter gennemført i 2000'erne, er de ca. $ 2300 pr. kW elektrisk strøm, dette tal kan falde med massekonstruktionen ($1200 for termiske kraftværker på kul, $950 på gas) [ 27] . Prognoser for 2012 om omkostningerne ved projekter, der i øjeblikket gennemføres, konvergerer til tallet 2.000 USD pr. kW (35 % højere end for kul, 45 % for gasvarmekraftværker) [28] . Fra 2018 koster russiske projekter baseret på russisk VVER-1000/1200 omkring 140.000 rubler ($2200) pr. kW installeret kapacitet, udenlandske projekter baseret på russisk VVER-1000/1200 er 2 gange dyrere.

Den største ulempe ved atomkraftværker er de alvorlige konsekvenser af ulykker , for at undgå hvilke atomkraftværker, der er udstyret med de mest komplekse sikkerhedssystemer med flere reserver og redundans , hvilket sikrer udelukkelse af kernesmeltning selv i tilfælde af en maksimal konstruktionsulykke [20] . Samtidig driver verden reaktorer, der ikke har de vigtige sikkerhedssystemer, som 1970'ernes sikkerhedsstandarder krævede.

Et alvorligt problem for atomkraftværker er deres eliminering, efter at ressourcen er opbrugt; ifølge estimater kan det være op til 20 % af omkostningerne ved deres konstruktion [20] .

Af en række tekniske årsager er det yderst uønsket, at atomkraftværker arbejder i manøvreringstilstande, dvs. dækker den variable del af den elektriske belastningsplan [20] .

En anden ulempe ved atomkraftværker er vanskeligheden ved at behandle brugt nukleart brændsel.

Emissioner

Ethvert atomkraftværk i drift har en indvirkning på miljøet på tre måder:

Under driften af ​​en atomkraftværksreaktor stiger den samlede aktivitet af fissile materialer millioner af gange. Mængden og sammensætningen af ​​gas- og aerosoludslip af radionuklider til atmosfæren afhænger af reaktortypen, driftens varighed, reaktoreffekten, effektiviteten af ​​gas- og vandbehandlingen. Gas- og aerosolemissioner gennemgår et komplekst rensningssystem, der er nødvendigt for at reducere deres aktivitet, og frigives derefter til atmosfæren gennem et ventilationsrør.

Hovedkomponenterne i gas- og aerosolemissioner er radioaktive inerte gasser, aerosoler af radioaktive fissionsprodukter og aktiverede korrosionsprodukter og flygtige forbindelser af radioaktivt jod [29] . I alt dannes omkring 300 forskellige radionuklider af uranbrændsel i atomkraftværkets reaktoren gennem spaltning af atomer, hvoraf mere end 30 kan komme ud i atmosfæren [30] . Blandt dem:

Isotop Halvt liv
jod-129 17 ma
kulstof-14 5730 år
cæsium-137 30 år
tritium 12,3 år
krypton 10,6 år
jod-131 8 dage
xenon-133 5,27 dage
jod-133 20,8 timer
argon-41 1,82 timer
krypton-87 78 min
xenon-138 17 min
nitrogen-16 7,35 sek

De resulterende gasser gennem mikrorevnerne af brændstofstænger (der er 48 tusinde brændstofstænger i VVER-1000- reaktoren ), såvel som i processen med at udvinde brændstofstænger under deres periodiske udskiftning, kommer ind i kølevæsken. Ifølge statistikker har en ud af 5000 brændstofstave nogle alvorlige skader på beklædningen, hvilket gør det lettere for fissionsprodukter at komme ind i kølevæsken. Driftsreglerne for russiske kernekraftværker tillader tilstedeværelsen af ​​op til 1% af brændstofstænger med en beskadiget indeslutning.

En reaktor af VVER- typen genererer omkring 40.000 Ci gasformige radioaktive emissioner om året. De fleste af dem tilbageholdes af filtre eller henfalder hurtigt og mister deres radioaktivitet. Samtidig giver reaktorer af RBMK-typen en størrelsesorden mere gasformige emissioner end reaktorer af VVER-typen. Den gennemsnitlige daglige frigivelse af radioaktive gasser og aerosoler ved Kursk NPP i 1981-1990 og Smolensk NPP i 1991-1992 nåede 600-750 Ci/dag . I gennemsnit udgjorde gasformige emissioner fra atomkraftværker om dagen på Ruslands territorium omkring 800 Ci indtil 1993 (i et år - omkring 300 tusind Ci ).

Det meste af radioaktiviteten fra gas- og aerosolemissioner genereres af kortlivede radionuklider og henfalder uden skade på miljøet i løbet af få timer eller dage. Ud over de sædvanlige gasformige emissioner frigiver atomkraftværker fra tid til anden en lille mængde radionuklider i atmosfæren - korrosionsprodukter fra reaktoren og det primære kredsløb samt fragmenter af uranfission. De kan spores i flere titusinder af kilometer omkring ethvert atomkraftværk [31] .

Sikkerhed ved atomkraftværker

Rostekhnadzor fører tilsyn med sikkerheden på russiske atomkraftværker .

Arbejdsbeskyttelse er reguleret af følgende dokumenter:

  1. Regler for arbejdsbeskyttelse under drift af termisk mekanisk udstyr og varmenetværk i atomkraftværker i Energoatom Concern OJSC . STO 1.1.1.02.001.0673-2006

Nuklear og strålingssikkerhed er reguleret af følgende dokumenter:

  1. Generelle bestemmelser til sikring af kernekraftværkers sikkerhed . NP-001-15
  2. Nuklear sikkerhedsregler for reaktorinstallationer på atomkraftværker . NP-082-07
  3. Føderal lov nr. 170-FZ af 21. november 1995 "On the Use of Atomic Energy"

Strålingssikkerhed er reguleret af følgende dokumenter:

  1. Sanitære regler for design og drift af atomkraftværker (SP AS-03)
  2. Grundlæggende sanitære regler for sikring af strålingssikkerhed (OSPORB 99/2010)
  3. Strålingssikkerhedsregler for drift af atomkraftværker (PRB AS-99)
  4. Strålingssikkerhedsstandarder (NRB-99/2009)
  5. Føderal lov "Om befolkningens sanitære og epidemiologiske velfærd".

Udstyrets levetid og slid

Et atomkraftværks levetid er især begrænset af ændringer i de mekaniske egenskaber, materialets homogenitet og en krænkelse af den geometriske form af reaktorens strukturelle elementer under påvirkning af stråling [32] . Under opførelsen af ​​det første kernekraftværk i USA mente eksperter, at bidraget fra denne effekt er så stort, at det ikke vil tillade reaktoren at fungere i mere end 100 dage, men nu estimeres levetiden for kernekraftværkereaktorer i nogle tilfælde op til 60 år [33] , og for Sarri NPP i USA i 2015 blev der anmodet om tilladelse til en 80-årig driftsforlængelse, og det er planlagt at ansøge om samme tilladelse til Peach Bottom NPP [34] [35] .

Den vigtigste begrænsende ressourceparameter for VVER-trykbeholdere er skiftet i den kritiske temperatur af den duktile-skøre overgang af basismetallet og svejsemetallet. Temperaturskiftet stiger med den hurtige neutronfluens F , selvom det normalt er langsommere end fluensen (proportionalt med F 0,33...1,0 ). Restaurering af bestrålede reaktorbeholdere og forlængelse af levetiden i nogle tilfælde er mulig med speciel udglødning af beholderen, men denne metode er ikke anvendelig til alle materialer af beholdere og sømme. Det andet alvorlige materialevidenskabelige problem med reaktorer er strålingsskørhed af interne enheder, hvis deformation på grund af strålingskvældning af stål og en stigning i termoelastiske spændinger fører til det faktum, at efterfølgende store ændringer i termiske spændinger sammen med et højt niveau af statisk spændinger, kan føre til træthedsfejl [33] [36] .

Standarddriftslevetiden for atomkraftenheder er fastsat af regeringen i et bestemt land på grundlag af designlevetiden for en bestemt type kraftenhed. Denne periode er normalt 30-40 år. Som et resultat af undersøgelser af enheder og samlinger af kraftenheden og om nødvendigt at træffe foranstaltninger til at genoprette dem, kan levetiden forlænges i årtier ud over designperioden. Livsforlængelse er en meget omkostningseffektiv foranstaltning; For VVER-1000- reaktoren er omkostningerne ved at forlænge levetiden med 10 (20) år således anslået til 76 (89) millioner dollars, mens driftsoverskuddet i disse perioder er 970 (1300) millioner dollars [33] . I Rusland er standardlevetiden for de fleste typer kraftenheder 30 år [37] [38] . Driften af ​​den første generation af VVER- og RBMK-reaktorer i Rusland er blevet forlænget til 45 år, og den af ​​anden generation af VVER til 55 år [39] . Nye reaktorer bygges nogle gange for at erstatte gamle reaktorer, der nærmer sig deres standarddekommissioneringsdato. Et typisk eksempel er LNPP-2 , som bygges i byen Sosnovy Bor for at erstatte LNPP- 1, som er ved at blive nedlagt . I USA er det almindeligt, at anlægsoperatører får en licens til at drive en ny reaktor i 40 år. Senere kan operatører anmode om en forlængelse af licensen op til 60 år. Adskillige dusin sådanne tilladelser er allerede blevet givet [40] . I 2015 blev den første anmodning om en licensforlængelse op til 80 år indsendt for to kraftenheder i Sarri-atomkraftværket i Virginia [34] [35] . Gennemsnitsalderen for amerikanske reaktorer er 35,6 år. Frankrig har ikke en levetidsgrænse. Atomkraftværker inspiceres en gang hvert 10. år, hvilket medfører, at en tilladelse fornyes, hvis de overholder sikkerhedsstandarderne. Gennemsnitsalderen for franske reaktorer er 29 år. Den franske nukleare sikkerhedsmyndighed (Autorité de sûreté nucléaire) har meddelt sin hensigt om at give tilladelse til at drive reaktorer i mere end 40 år. I henhold til Japans nye regler for nuklear sikkerhed kan operatører af atomkraftværker ansøge om tilladelse til at fortsætte driften af ​​reaktoren i mere end 40 år. Den offentlige myndighed skal enten tillade eller forbyde udnyttelse [12] [41] .

De ældste driftsreaktorer (ca. 50 år):

Den ældste driftsreaktor i Rusland (over 48 år):

Overgang til brug af lukket cyklus nukleart brændsel

I september 2016 testede russiske atomforskere med succes ved fuld kapacitet en ny og mest kraftfuld kraftenhed i verden med en hurtig neutronreaktor - BN-800 fra Beloyarsk NPP . Sammen med produktionen af ​​MOX-brændstof , der blev lanceret et år tidligere, blev Rusland førende i overgangen til en lukket cyklus af brug af atombrændsel, som vil give menneskeheden mulighed for at opnå en næsten uudtømmelig energiressource gennem genanvendelse af atomaffald, siden konventionel atomkraft værker bruger kun 3 % af energipotentialet i nukleart brændsel [4] . Brugen af ​​affald og plutonium af våbenkvalitet i sådanne reaktorer kan reducere mængden af ​​nedgravede rester betydeligt og reducere deres halveringstid til 200-300 år.

Rusland indtager den første plads i verden i udviklingen af ​​teknologier til konstruktion af sådanne reaktorer, selvom mange udviklede lande har gjort dette siden 1950'erne. Den første kraftenhed med en hurtig neutronreaktor BN-350 blev lanceret i USSR i 1973 og fungerede i Aktau indtil 1999 . Den anden kraftenhed blev installeret på Beloyarsk NPP i 1980 ( BN-600 ) og har fungeret uafbrudt den dag i dag; i 2010 blev dens levetid forlænget med 10 år [4] .

Brintproduktion

Den amerikanske regering har vedtaget Atomic Hydrogen Initiative. Der arbejdes (med Sydkorea ) på at skabe en ny generation af atomreaktorer, der er i stand til at producere store mængder brint . INEEL (Idaho National Engineering Environmental Laboratory) forudsiger, at en enhed af næste generations atomkraftværk vil producere daglig brint svarende til 750.000 liter benzin .

Der finansieres forskning i mulighederne for brintproduktion på eksisterende atomkraftværker [42] .

Fusionsenergi

Endnu mere interessant, om end et relativt fjernt perspektiv, er brugen af ​​nuklear fusionsenergi . Termonukleare reaktorer er beregnet til at forbruge mindre brændstof pr. energienhed, og både dette brændsel selv ( deuterium , lithium , helium-3 ) og deres fusionsprodukter er ikke radioaktive og derfor miljømæssigt sikre.

Fra 2006 til i dag har den EAST eksperimentelle termonukleare reaktor i Hefei , Kina , været i drift, hvor energieffektivitetsfaktoren i 2009 for første gang oversteg enhed [43] , og i 2016 var det muligt at holde plasmaet med en temperatur på 5⋅10 7 K inden for 102 sekunder [44] .

I øjeblikket, med deltagelse af Rusland , USA, Japan og EU i det sydlige Frankrig i Cadarache , er opførelsen af ​​den internationale eksperimentelle termonukleare reaktor ITER i gang .

Hukommelse

I filateli

Se også

Noter

  1. ↑ De generelle bestemmelser til sikring af kernekraftværkers sikkerhed indeholder følgende formelle definition af atomkraftværker: Et atomkraftværk er et atomkraftværk til produktion af energi i specificerede anvendelsesmåder og -betingelser, beliggende inden for det område, der er defineret af projekt, hvor en atomreaktor (reaktorer) og et sæt nødvendige systemer, enheder, udstyr og strukturer med de nødvendige arbejdere ( personale ), beregnet til produktion af elektrisk energi.
  2. ↑ Grafitreaktor | ornl.gov
  3. ↑ Martsinkevich, Boris Leonidovich . Fredeligt atom i arktisk is ⋆ Geoenergetics.ru . Geoenergi . Geoenergi (16. december 2019). Hentet 17. december 2019. Arkiveret fra originalen 17. december 2019.
  4. ↑ 1 2 3 Rusland tager de næste skridt for at skifte til en lukket nuklear brændselscyklus (utilgængelig forbindelse) . Rosatoms officielle hjemmeside . www.rosatominternational.com (29. november 2016). Hentet 17. december 2019. Arkiveret fra originalen 17. december 2019. 
  5. ↑ Historien om oprettelsen af ​​verdens første atomkraftværk (utilgængeligt link) . Hentet 11. marts 2020. Arkiveret fra originalen 5. august 2004. 
  6. ↑ Grafitreaktor  (utilgængeligt link)  : [ arch. 11/02/2013 ]. — OAK Ridge National Laboratory.
  7. ↑ Graphite Reactor Photo Gallery (utilgængeligt link) (31. oktober 2013). Hentet 16. juli 2016. Arkiveret fra originalen 2. november 2013. 
  8. ↑ Westcott, red. Første atomkraftværk ved X-10 grafitreaktor  : [ eng. ]  : [foto]. - 1948. - 3. september. — 5221-2 DOE.
  9. ↑ WANO. Moskva Regional Center Arkiveret 11. juni 2009.
  10. ↑ 1 2 3 World Nuclear Generation and Capacity - Nuclear Energy Institute Arkiveret 23. august 2017 på Wayback Machine .
  11. ↑ Top 15 atomfrembringende lande . Hentet 27. september 2019. Arkiveret fra originalen 6. marts 2020.
  12. ↑ 1 2 3 The World Nuclear Industry Status Report 2016 . Hentet 14. juli 2016. Arkiveret fra originalen 17. august 2016.
  13. ↑ PRIS - Diverse rapporter - Nuclear Share . Hentet 2. august 2018. Arkiveret fra originalen 2. august 2018.
  14. ↑ 1 2 3 “Fra i dag kan projektet med at bygge et flydende termisk atomkraftværk i byen Pevek, Chukotka Autonome Okrug, anses for at være afsluttet med succes. Nu er det med rette blevet det ellevte industrielt drevne atomkraftværk i Rusland og det nordligste i verden." Rusland satte verdens første flydende atomkraftværk i kommerciel drift . Hentet 22. maj 2020. Arkiveret fra originalen 29. maj 2020.
  15. ↑ Andrey Zhukov. Petersborg lancerede verdens første flydende atomkraftværk . RBC dagligt (30. juni 2010). Hentet 4. oktober 2010. Arkiveret fra originalen 23. august 2011.
  16. ↑ Portable NPP Hyperion blev sat til salg Arkiveret 11. december 2008.
  17. ↑ Kina bygger det første nationale flydende atomkraftværk . Hentet 21. marts 2019. Arkiveret fra originalen 22. marts 2019.
  18. ↑ Tabel 5. Ruslands befolkning, føderale distrikter, konstituerende enheder i Den Russiske Føderation, bydistrikter, kommunale distrikter, kommunale distrikter, by- og landbebyggelser, bybebyggelser, landlige bygder med en befolkning på 3.000 mennesker eller mere . Resultater af den all-russiske befolkningstælling 2020 . Fra 1. oktober 2021. Bind 1. Befolkningsstørrelse og fordeling (XLSX) . Hentet 1. september 2022. Arkiveret fra originalen 1. september 2022.
  19. ↑ ADE-2-reaktoren i FSUE MCC blev lukket den 15. april 2010 kl. 12.00 Krasnoyarsk-tid (utilgængelig link- historie ) . Minedrift og kemisk fabrik (Zheleznogorsk) (15. april 2010). Hentet: 18. oktober 2010.   (ikke tilgængeligt link)
  20. ↑ 1 2 3 4 udg. prof . A. D. Trukhnia. Grundlæggende om moderne energi / red. Tilsvarende medlem af det russiske videnskabsakademi E. V. Ametistova . - M . : MPEI Publishing House , 2008. - T. 1. - S. 174-175. — 472 s. — ISBN 978 5 383 00162 2 .
  21. ↑ Ofte stillede spørgsmål (link ikke tilgængeligt) . Atomenergoprom . Hentet 9. september 2010. Arkiveret fra originalen 17. juni 2011. 
  22. ↑ P. Shompolov. Emissioner fra atomkraftværker er i praksis hundredvis af gange mindre end tilladt . energyland.ru (14. august 2009). Hentet 9. september 2010. Arkiveret fra originalen 23. august 2011.
  23. ↑ E. A. Boyko. Spildevand fra termiske kraftværker og deres behandling . - Krasnoyarsk: Krasnoyarsk State Technical University , 2005. - S. 4-7. - 11 sek. Arkiveret kopi (ikke tilgængeligt link) . Dato for adgang: 16. oktober 2010. Arkiveret fra originalen 5. januar 2012. 
  24. ↑ Termisk forurening . Great Encyclopedia of Oil and Gas. Hentet 4. oktober 2010. Arkiveret fra originalen 16. oktober 2012.
  25. ↑ V. I. Basov, M. S. Doronin, P. L. Ipatov, V. V. Kashtanov, E. A. Larin, V. V. Severinov, V. A. Khrustalev, Yu. V. Chebotarevskii. Regional effektivitet af NPP-projekter / Udg. P. L. Ipatova . - M . : Energoatomizdat, 2005. - S. 195-196. — 228 s. — ISBN 5 283 00796 0 .
  26. ↑ E. D. Domashev, A. Yu. Zenyuk, V. A. Reisig, Yu. M. Kolesnichenko. Nogle tilgange til at løse problemet med at forlænge levetiden af ​​kraftenheder af ukrainske kernekraftværker  Promyshlennaya Teplotekhnika. - Ukraines Nationale Videnskabsakademi , 2001. - V. 23 , nr. 6 . - S. 108-112 .
  27. ↑ Favorsky O.N. Om energisektoren i Rusland i de næste 20-30 år  // Bulletin of the Russian Academy of Sciences . - 2007. - T. 77 , no. 2 . - S. 121-127 . — ISSN 0869-5873 .  (utilgængeligt link)
  28. ↑ Thomas S. Atomkraftens økonomi . Heinrich Böll Fonden (12-05). Hentet 6. maj 2012. Arkiveret fra originalen 30. maj 2012.
  29. ↑ Integreret system til rensning af gas- og aerosolemissioner fra atomkraftværker . - Obninsk-3: CJSC "Progress-Ecology", 2008.
  30. ↑ Yablokov A.V. Myten om atomenergiens miljømæssige renhed / Omfanget af gas- og aerosolemissioner fra atomkraftværker . - M . : Pædagogisk og metodisk samler "Psykologi", 2001. - S. 13-18. — 137 s.
  31. ↑ Beckman I.N. Nuklear Industry: Forelæsningsforløb / Forebyggelse af miljøforurening ved NPP-emissioner . - M .: Kemisk fakultet ved Moscow State University . - S. 2-4. — 26 sek.
  32. ↑ Mordkovich V.N. Strålingsdefekter // Physical Encyclopedia  : [i 5 bind] / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1994. - V. 4: Poynting - Robertson - Streamers. - S. 203-204. - 704 s. - 40.000 eksemplarer.  - ISBN 5-85270-087-8 .
  33. ↑ 1 2 3 Neklyudov I. M. Status og problemer med materialer i atomreaktorer i Ukraine // Spørgsmål om atomvidenskab og teknologi. - 2002. - S. 3-10. — (Serie: Physics of Radiation Damage and Radiation Materials Science (81)).
  34. ↑ 1 2 Surry for at søge 80-års drift Arkiveret 5. juni 2016 på Wayback Machine . Nucl Engineering Int.
  35. ↑ 1 2 Exelon vil søge licens til at drive atomkraftværk i 80 år - Bloomberg . Hentet 29. september 2017. Arkiveret fra originalen 12. november 2017.
  36. ↑ Alekseenko N. N., Amaev A. D., Gorynin I. V., Nikolaev V. A. Strålingsskader på stålet i trykvandsreaktorer / Ed. I. V. Gorynina. - M. : Energoizdat, 1981. - 192 s.
  37. ↑ NP 017-2000. Grundlæggende krav til forlængelse af levetiden for en atomkraftværksenhed. Godkendt ved dekret nr. 4 af Gosatomnadzor i Rusland af 18. september 2000
  38. ↑ Ny udvikling i atomindustrien. Om forlængelse af levetiden for en atomkraftværksenhed . Hentet 20. maj 2016. Arkiveret fra originalen 23. juni 2016.
  39. ↑ Engovatov I. A., Bylkin B. K. Dekommissionering af nukleare anlæg (om eksemplet med atomkraftværker): Lærebog . - M. : MGSU, 2015. - 128 s. — ISBN 978-5-7264-0993-1 .
  40. ↑ Næsten alle amerikanske atomkraftværker kræver levetidsforlængelse gennem 60 år for at fungere efter 2050 - US Energy Information Administration (EIA) . Dato for adgang: 27. februar 2016. Arkiveret fra originalen 5. marts 2016.
  41. ↑ World Nuclear Industry Status Report 2014 . Hentet 16. december 2014. Arkiveret fra originalen 26. december 2014.
  42. ↑ Alan Mammother. Hvordan man lægger grundlaget for en brintøkonomi i  USA . www.greenbiz.com . Hentet 6. december 2020. Arkiveret fra originalen 1. november 2020.
  43. ↑ Thermonuclear kom ud af nul - Gazeta.Ru arkiv
  44. ↑ Kinesiske termonuklear videnskabsmænd fik en rekordtemperatur (5. februar 2016). Hentet 11. november 2017. Arkiveret fra originalen 23. april 2016.

Links

Litteratur

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier