NPP: nguyên tắc hoạt động và thiết bị. Lịch sử của NPP

Giữa thế kỷ hai mươi, những tư tưởng tốt nhất của nhân loại đã làm việc chăm chỉ cùng lúc với hai nhiệm vụ: về việc tạo ra một quả bom nguyên tử, và về cách người ta có thể sử dụng năng lượng của một nguyên tử vì mục đích hòa bình. Vì vậy, có những nhà máy điện hạt nhân đầu tiên trên thế giới. Nguyên tắc hoạt động của các nhà máy điện hạt nhân là gì? Và nơi nào trên thế giới là những nhà máy điện lớn nhất nằm ở đâu?

Lịch sử và đặc điểm của kỹ thuật điện hạt nhân

"Năng lượng là tất cả mọi thứ đầu" - đó là cách bạn có thể diễn giải một câu tục ngữ nổi tiếng, đưa ra các thực tế khách quan của thế kỷ 21. Với mỗi vòng phát triển mới của công nghệ, nhân loại cần nhiều hơn và nhiều hơn nữa. Ngày nay, năng lượng của "nguyên tử hòa bình" được tích cực sử dụng trong nền kinh tế và sản xuất, và không chỉ trong năng lượng.

Sản xuất điện ở các nhà máy điện hạt nhân được gọi là nhà máy điện hạt nhân được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, thăm dò không gian, y học và nông nghiệp.

Năng lượng hạt nhân là ngành công nghiệp nặng, thu được nhiệt và điện năng từ động năng của một nguyên tử.

Các nhà máy điện hạt nhân đầu tiên xuất hiện khi nào? Nguyên lý hoạt động của các nhà máy điện mà các nhà khoa học Liên Xô nghiên cứu trong những năm 40. Nhân tiện, song song họ cũng phát minh ra quả bom nguyên tử đầu tiên. Như vậy, nguyên tử vừa "hòa bình" vừa chết người.

Năm 1948, IV Kurchatov đề nghị rằng chính quyền Xô viết bắt đầu thực hiện công việc trực tiếp về khai thác năng lượng nguyên tử. Hai năm sau, tại Liên bang Xô viết (ở thành phố Obninsk, vùng Kaluga) bắt đầu xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên trên hành tinh này.

Nguyên tắc hoạt động của tất cả các nhà máy điện hạt nhân là tương tự, nhưng nó không phải là khó hiểu nó. Điều này sẽ được thảo luận sau.

NPP: nguyên tắc hoạt động (ảnh và mô tả)

Công việc của bất kỳ nhà máy điện hạt nhân nào được dựa trên phản ứng mạnh mẽ xảy ra khi hạt nhân nguyên tử bị chia cắt . Trong quá trình này, phổ biến nhất là urani-235 hoặc plutoni. Hạt nhân các nguyên tử chia neutron đi vào chúng từ bên ngoài. Trong trường hợp này, các neutron mới phát sinh, cũng như những mảnh phân hạch, có năng lượng động học to lớn. Năng lượng này là sản phẩm chính và quan trọng của bất kỳ nhà máy điện hạt nhân nào

Vì vậy, có thể mô tả nguyên tắc hoạt động của lò phản ứng hạt nhân nhà máy điện hạt nhân. Trong ảnh tiếp theo, bạn có thể thấy nó trông như thế nào từ bên trong.

Có ba loại lò phản ứng hạt nhân chính:

• Lò phản ứng kênh có công suất cao (viết tắt là RBMK);
• Lò phản ứng nước-nước (VVER);
• Nhanh neutron lò phản ứng (BN).

Cần phải mô tả các nguyên tắc hoạt động của NPP như một toàn thể. Về cách hoạt động, nó sẽ được thảo luận trong bài tiếp theo.

Nguyên tắc hoạt động của nhà máy điện hạt nhân (Đề án)

Nhà máy điện hạt nhân hoạt động trong điều kiện nhất định và theo các chế độ quy định nghiêm ngặt. Ngoài lò phản ứng hạt nhân (một hoặc nhiều), cấu trúc của NPP bao gồm các hệ thống khác, cơ sở đặc biệt và nhân viên có trình độ cao. Nguyên tắc hoạt động của các nhà máy điện hạt nhân là gì? Tóm lại, nó có thể được mô tả như sau.

Yếu tố chính của bất kỳ nhà máy điện hạt nhân nào là lò phản ứng hạt nhân, trong đó tất cả các quy trình chính đều diễn ra. Về những gì đang xảy ra trong lò phản ứng, chúng tôi đã viết trong phần trước. Nhiên liệu hạt nhân (như một quy luật, thường là uranium) dưới dạng viên đen nhỏ được đưa vào cái vạc khổng lồ này.

Năng lượng phát ra trong quá trình phản ứng xảy ra trong lò phản ứng nguyên tử được chuyển đổi thành nhiệt và chuyển sang tàu mang nhiệt (thường là nước). Cần lưu ý rằng chất làm mát nhận được một liều lượng bức xạ trong quá trình này.

Nhiệt thêm từ chất làm mát được chuyển sang nước thông thường (thông qua các thiết bị đặc biệt - bộ trao đổi nhiệt), là kết quả của sự sôi sục này. Hơi nước, hình thành trong trường hợp này, quay tuabin. Máy phát điện được nối với máy phát điện sau, tạo ra năng lượng điện.

Như vậy, theo nguyên lý hoạt động của nhà máy điện hạt nhân, nó là cùng một nhà máy nhiệt điện. Sự khác biệt duy nhất là cách hơi nước được hình thành.

Địa lý công trình điện hạt nhân

Năm nước hàng đầu trong việc sản xuất năng lượng hạt nhân như sau:

1. Mỹ.
2. Pháp.
3. Nhật Bản.
4. Nga.
5. Hàn Quốc.

Đồng thời, Hoa Kỳ, sản xuất khoảng 864 tỷ kWh mỗi năm, sản xuất đến 20% lượng điện trên thế giới.

Tổng cộng có 31 tiểu bang điều hành các nhà máy điện hạt nhân trên thế giới. Trong tất cả các lục địa trên hành tinh, chỉ có hai (Nam Cực và Ôxtrâylia) hoàn toàn không có năng lượng hạt nhân.

Đến nay, có 388 lò phản ứng hạt nhân trên thế giới. Đúng, 45 trong số họ đã không sản xuất điện cho một năm rưỡi. Hầu hết các lò phản ứng hạt nhân đều nằm ở Nhật Bản và Hoa Kỳ. Địa lý hoàn chỉnh của họ được thể hiện trên bản đồ sau. Các quốc gia xanh là các nước được chỉ định sử dụng lò phản ứng hạt nhân, tổng số của họ ở một quốc gia cụ thể cũng được chỉ ra.

Phát triển điện hạt nhân ở các quốc gia khác nhau

Nói chung, vào năm 2014, đã có sự suy giảm chung trong sự phát triển của điện hạt nhân. Các nhà lãnh đạo trong việc xây dựng lò phản ứng hạt nhân mới là ba nước: Nga, Ấn Độ và Trung Quốc. Ngoài ra, một số tiểu bang không có nhà máy điện hạt nhân đang có kế hoạch xây dựng chúng trong tương lai gần. Bao gồm Kazakhstan, Mông Cổ, Indonesia, Ả-rập Xê-út và một số quốc gia ở Bắc Phi.

Mặt khác, một số bang đã thiết lập một lộ trình để giảm dần số lượng các nhà máy điện hạt nhân. Bao gồm Đức, Bỉ và Thụy Sĩ. Và ở một số nước (Ý, Áo, Đan Mạch, Uruguay) điện hạt nhân bị cấm ở cấp lập pháp.

Những vấn đề chính của kỹ thuật điện hạt nhân

Với sự phát triển của điện hạt nhân, có một vấn đề môi trường đáng kể. Đây là cái gọi là ô nhiễm nhiệt của môi trường. Như vậy, theo nhiều chuyên gia, các nhà máy điện hạt nhân sản xuất nhiều nhiệt hơn các nhà máy nhiệt điện cùng loại. Đặc biệt nguy hiểm là ô nhiễm nhiệt của nước, vi phạm điều kiện tự nhiên của sinh vật sinh vật và dẫn đến cái chết của nhiều loài cá.

Một vấn đề cấp tính liên quan đến năng lượng hạt nhân liên quan đến an toàn hạt nhân nói chung. Lần đầu tiên, nhân loại đã nghiêm túc xem xét vấn đề này sau thảm họa Chernobyl năm 1986. Nguyên tắc hoạt động của nhà máy điện hạt nhân Chernobyl không khác nhiều so với các nhà máy điện hạt nhân khác. Tuy nhiên, điều này đã không cứu cô khỏi một tai nạn lớn và nghiêm trọng, đã có những hậu quả rất nghiêm trọng cho toàn bộ Đông Âu.

Và nguy cơ của điện hạt nhân không chỉ giới hạn trong các vụ tai nạn kỹ thuật có thể xảy ra. Vì vậy, những vấn đề lớn phát sinh với việc sử dụng chất thải hạt nhân.

Ưu điểm của năng lượng hạt nhân

Tuy nhiên, những người ủng hộ phát triển điện hạt nhân cũng gọi những lợi thế rõ ràng của các nhà máy điện hạt nhân. Như vậy, đặc biệt, Hiệp hội Hạt nhân Thế giới gần đây đã công bố báo cáo với những dữ liệu rất thú vị. Theo ông, số nạn nhân của con người đi kèm với việc sản xuất một gigawatt điện tại các nhà máy điện hạt nhân là 43 lần ít hơn trong các nhà máy nhiệt điện truyền thống.

Có những lợi ích khác, không kém quan trọng. Cụ thể:

• Giá rẻ sản xuất điện;
• Sự sạch sẽ sinh thái về năng lượng hạt nhân (trừ ô nhiễm nước nóng);
• Sự vắng mặt của việc tham khảo địa lý chặt chẽ các nhà máy điện hạt nhân vào các nguồn nhiên liệu lớn.

Thay vì kết luận

Năm 1950, nhà máy điện hạt nhân đầu tiên của thế giới được xây dựng. Nguyên lý hoạt động của các nhà máy điện hạt nhân là phân chia nguyên tử với một neutron. Theo kết quả của quá trình này, một lượng lớn năng lượng được giải phóng.

Có vẻ như điện hạt nhân là một lợi ích đặc biệt cho nhân loại. Tuy nhiên, lịch sử đã được chứng minh là khác. Đặc biệt, hai thảm hoạ lớn - tai nạn tại Nhà máy điện hạt nhân Chernobyl của Liên Xô năm 1986 và vụ tai nạn tại nhà máy điện Fukushima-1 vào năm 2011 - cho thấy nguy cơ một nguyên tử "hòa bình" tự mang mình. Và nhiều quốc gia trên thế giới ngày nay bắt đầu suy nghĩ về việc bỏ rơi một phần hoặc thậm chí hoàn toàn điện hạt nhân.