Плавучая атомная электростанция - инновации российских конструкторов. В мире сегодня такие проекты являются наиболее перспективными для обеспечения электроэнергией населенных пунктов, для которых местных ресурсов недостаточно. А это и шельфовые разработки Арктики, и Дальний Восток, и Крым. Плавучая которая строится на Балтийском заводе, уже вызывает огромный интерес. Причем не только отечественных, но и иностранных инвесторов.
Конструкторские и технические характеристики
Плавучая атомная электростанция - это гладкопалубное несамоходное судно, на котором установлены две реакторные установки ледокольного типа КЛТ-40С. Мощность каждого реактора - до 35 МВт, тепломощность - 140 гигакалорий. Станция способна полностью обеспечить электроэнергией населенный пункт в 200 тысяч жителей. Длина судна - 144 метра, и ширина - до 40 метров. Запланированное водоизмещение - 21,5 тонн. Срок эксплуатации - до 40 лет, с периодичностью замены топлива каждые 12 лет.
Не энергией единой
Кроме получения электрической тепловой энергии, данные установки обладают мощностями по опреснению морской воды. Именно это направление ее деятельности в перспективе открывает широкие возможности для иностранных покупателей, ведь по прогнозу МАГАТЭ в 2025 году годовой дефицит пресной воды в мире составит 1,3-2 триллиона метров кубических, а это - от 2 до 7 миллиардов людей. А эта станция в сутки готова выдавать 40-240 тысяч кубометров пресной воды.
У вас нет электричества - ПАТЭС идет к вам
В июне 2010 года плавучая атомная электростанция «Академик Ломоносов» была спущена на воду на стапелях Балтийского завода. это был торжественный момент. Дирекция строящихся плавучих атомных теплоэлектростанций концерна «Росэнергоатом» заявила, что к осени 2019 года она будет введена в эксплуатацию, и стоимость ее составит 16,5 миллиардов рублей. С 2016 года ведется строительство береговой инфраструктуры для атомной плавучей электростанции в Певеке (Чукотский автономный округ РФ). К 2021 году «Академик Ломоносов» должен полностью заменить Билибинскую АЭС, которая будет выведена из эксплуатации.
Выдержит удар самолета
Инновационные технологии обеспечения безопасности станции соответствуют мировым стандартам. Она выдержит любые проектные динамические нагрузки. А, кроме того, обладает определенным «запасом прочности» - ей не страшны удары цунами, ветер в 45 метров в секунду, землетрясения в 8 баллов по шкале Рихтера, столкновение с судами и падение 11-тонного самолета. Реакторы проектного бюро «ОКБМ им.Африкантова» обладают высокой степенью защиты из пяти контуров, что подтвердила ситуация с подводной лодкой «Курск», когда реакторные установки выдержали взрыв. Вывели реакторы из работы и поддержали его безопасность в течении долгого пребывания корабля под водой. Экологичность станции подтверждена экспертами - на территории ее расположения ни во время работы, ни после, не появится никаких токсичных отходов.
Человеческий фактор
Когда станция будет введена в эксплуатацию, на ней будут работать вахтовым методом: на три месяца 150 человек по 50 в смене. Для их комфортного пребывания на плавучей станции есть все необходимое: комфортабельные каюты, кинотеатр, спортзал. А пока началась подготовка первых 17 специалистов, которая продлится порядка 2 лет. У станции будет директор и команда управления из пяти человек. А вот капитан судна будет нести ответственность лишь за судовую безопасность.
Южный горизонт
С недавнего времени в средствах массовой информации все чаще поднимается вопрос о размещении плавучей атомной электростанции в Крыму. Мнения специалистов по этому поводу расходятся. Предназначение этих установок - снабжение труднодоступных территорий, а Крым может получать энергию по энергомосту с материка. Проект может быть рассмотрен при серийном производстве плавучих атомных электростанций и его удешевлении.
Конкурентоспособность на поток
Для того чтобы данные станции стали покупать зарубежные корпорации, разработчикам придётся решить ряд вопросов. Модернизация станции - либо только под выработку электроэнергии, либо под опреснение, снизит ее стоимость в два раза. Это поможет и сократить срок строительства плавучих атомных электростанций. И именно «Академик Ломоносов» должен стать полигоном для испытаний технологических решений и возможностей взаимодействия с наземными энергосетями.
Многие страны, включая Китай и США, пытались создать морские или плавучие ядерные реакторы, но попытки их канули в лету. Россия хоть и не стала первой, запустив новую плавучую атомную электростанцию, 70-мегаваттную «Академик Ломоносов», на Балтийском море, но уж точно будет единственной, кто имеет такое плавсредство на ходу. Начав с Санкт-Петербурга, станция будет отбуксирована мимо Норвегии к Мурманску, чтобы загрузиться ядерным топливом. Уже оттуда она направится в Арктику, чтобы согреть 100 000 людей города Певек (Чукотский автономный округ), а также обеспечить энергией завод по опреснению воды и нефтяные вышки.
Судна началось еще в 2007 году и, по разным сообщениям, обошлось в 232 миллиона долларов. Компания, которая ею владеет, «Росатом», изначально планировала загрузить реактор ядерным топливом в Санкт-Петербурге, а затем отбуксировать судно прямо в Певек, но «Гринпис» и несколько балтийских государств выступили против, поэтому загрузка произойдет в Мурманске.
«Гринпис» и другие зеленые защитники и сейчас не думают, что это прекрасная идея, тем более что судно не может двигаться самостоятельно и его нужно буксировать.
«Перемещение испытаний этого “ядерного Титаника” подальше от глаз общественности не сделает испытания менее безответственными», считает ядерный эксперт «Гринписа» Ян Хаверкамп. «Ядерные реакторы, плавающие в Северном Ледовитом океане, будут представлять шокирующе очевидную угрозу для хрупкой окружающей среды, которая уже находится под огромным давлением от изменений климата».
Ядерное судно заменит 48-мегаваттную ядерную электростанцию в регионе Певек. Оказалось, что будет проще построить судно в Санкт-Петербурге, а затем перевезти его по морю, нежели строить новую станцию так далеко. «Пирс, гидротехнические сооружения и другие здания, необходимые для швартовки корабля, будут готовы по прибытии “Академика Ломоносова”», сообщил «Росатом».
Россия в значительной степени полагается на нефть в экономическом плане и, как и другие страны, заявляет права на богатую нефтью Арктику. По иронии судьбы, сжигание ископаемого топлива усугубляет глобальное потепление, которое приводит к таянию арктического льда, что открывает новые судоходные пути из России и делает возможной дальнейшую разработку нефтяных скважин на севере.
Первой плавучей ядерной электростанцией считается MH-1A «Стерджес», запущенная в Панамском канале в 1967 году и списанная в 2014 году. Не путайте с атомоходами и ядерными подлодками: плавучая ядерная электростанция, неспособная передвигаться самостоятельно, это совсем другое дело.
Атомная электроэнергетика – современный и быстро развивающийся способ добычи электричества. А вы знаете, как устроены атомные станции? Каков принцип работы АЭС? Какие типы ядерных реакторов сегодня существуют? Постараемся детально рассмотреть схему работы АЭС, вникнуть в устройство ядерного реактора и узнать о том, насколько безопасен атомный способ добычи электроэнергии.
Как устроена АЭС?
Любая станция – это закрытая зона вдалеке от жилого массива. На ее территории находятся несколько зданий. Самое главное сооружение – здание реактора, рядом с ним расположен машинный зал, из которого реактором управляют, и здание безопасности.
Схема невозможна без ядерного реактора. Атомный (ядерный) реактор – это устройство АЭС, которое призвано организовать цепную реакцию деления нейтронов с обязательным выделением энергии при этом процессе. Но каков принцип работы АЭС?
Вся реакторная установка помещается в здание реактора, большую бетонную башню, которая скрывает реактор и в случае аварии удержит в себе все продукты ядерной реакции. Эту большую башню называют контейнтмент, герметичная оболочка или гермозона.
Гермозона в новых реакторах имеет 2 толстые бетонные стенки – оболочки.
Внешняя оболочка толщиной в 80 см обеспечивает защиту гермозоны от внешних воздействий.
Внутренняя оболочка толщиной в 1 метр 20 см имеет в своем устройстве специальные стальные тросы, которые увеличивают прочность бетона почти в три раза и не дадут конструкции рассыпаться. С внутренней стороны она выложена тонким листом специальной стали, которая призвана служить дополнительной защитой контейнтмента и в случае аварии не выпустить содержимое реактора за пределы гермозоны.
Такое устройство атомной станции позволяет выдержать падение самолета весом до 200 тонн, 8 бальное землетрясение, торнадо и цунами.
Впервые герметичная оболочка была сооружена на американской АЭС Коннектикут Янки в 1968 году.
Полная высота гермозоны – 50-60 метров.
Из чего состоит атомный реактор?
Чтобы понять принцип работы ядерного реактора, а значит и принцип работы АЭС, нужно разобраться в составляющих реактора.
- Активная зона. Это зона, куда помещается ядерное топливо (тепловыделитель) и замедлитель. Атомы топлива (чаще всего топливом выступает уран) совершают цепную реакцию деления. Замедлитель призван контролировать процесс деления, и позволяет провести нужную по скорости и силе реакцию.
- Отражатель нейтронов. Отражатель окружает активную зону. Состоит он из того же материала, что и замедлитель. По сути это короб, главное назначение которого – не дать нейтронам выйти из активной зоны и попасть в окружающую среду.
- Теплоноситель. Теплоноситель должен вобрать в себя тепло, которое выделилось при делении атомов топлива, и передать его другим веществам. Теплоноситель во многом определяет то, как устроена АЭС. Самый популярный теплоноситель на сегодня – вода.
Система управления реактором. Датчики и механизмы, которые приводят реактор АЭС в действие.
Топливо для АЭС
На чем работает АЭС? Топливо для АЭС – это химические элементы, обладающие радиоактивными свойствами. На всех атомных станциях таким элементом выступает уран.
Устройство станций подразумевает, что АЭС работают на сложном составном топливе, а не на чистом химическом элементе. И чтобы из природного урана добыть урановое топливо, которое загружается в ядерный реактор, нужно провести множество манипуляций.
Обогащенный уран
Уран состоит из двух изотопов, то есть в его составе есть ядра с разной массой. Назвали их по количеству протонов и нейтронов изотоп -235 и изотоп-238. Исследователи 20 века начали добывать из руды 235й уран, т.к. его легче было разлагать и преобразовывать. Выяснилось, что такого урана в природе всего 0,7 % (остальные проценты достались 238му изотопу).
Что делать в этом случае? Уран решили обогащать. Обогащение урана это процесс, когда в нем остается много нужных 235х изотопов и мало ненужных 238х. Задача обогатителей урана – из 0.7% сделать почти 100% урана-235.
Обогатить уран можно с помощью двух технологий – газодиффузионной или газоцентрифужной. Для их использования уран, добытый из руды, переводят в газообразное состояние. В виде газа его и обогащают.
Урановый порошок
Обогащенный урановый газ переводят в твердое состояние – диоксид урана. Такой чистый твердый 235й уран выглядит как большие белые кристаллы, которые позже дробят в урановый порошок.
Урановые таблетки
Урановые таблетки – это твердые металлические шайбы, длиной в пару сантиметров. Чтобы из уранового порошка слепить такие таблетки, его перемешивают с веществом – пластификатором, он улучшает качество прессования таблеток.
Прессованные шайбы запекают при температуре 1200 градусов по Цельсию более суток, чтобы придать таблеткам особую прочность и устойчивость к высоким температурам. То, как работает АЭС, напрямую зависит от того, насколько хорошо спрессовали и запекли урановое топливо.
Запекают таблетки в молибденовых ящиках, т.к. только этот металл способен не расплавиться при «адских» температурах свыше полутора тысяч градусов. После этого урановое топливо для АЭС считается готовым.
Что такое ТВЭЛ и ТВС?
Активная зона реактора внешне выглядит как огромный диск или труба с дырками в стенках (в зависимости от типа реактора), раз в 5 больше человеческого тела. В этих дырках находится урановое топливо, атомы которого и проводят нужную реакцию.
Просто так закинуть топливо в реактор невозможно, ну, если вы не хотите получить взрыв всей станции и аварию с последствиями на пару близлежащих государств. Поэтому урановое топливо помещается в ТВЭЛы, а потом собирается в ТВС. Что значат эти аббревиатуры?
- ТВЭЛ – тепловыделяющий элемент (не путать с одноименным названием российской компании, которая их производит). По сути это тонкая и длинная циркониевая трубка, сделанная из сплавов циркония, в которую помещаются урановые таблетки. Именно в ТВЭЛах атомы урана начинают взаимодействовать друг с другом, выделяя тепло при реакции.
Цирконий выбран материалом для производства ТВЭЛов благодаря его тугоплавкости и антикоррозийности.
Тип ТВЭЛов зависит от типа и строения реактора. Как правило, строение и назначение ТВЭЛов не меняется, разными могут быть длина и ширина трубки.
В одну циркониевую трубку автомат загружает более 200 урановых таблеток. Всего в реакторе одновременно работают около 10 миллионов урановых таблеток.
ТВС – тепловыделяющая сборка. Работники АЭС называют ТВС пучками.
По сути это несколько ТВЭЛов, скрепленных между собой. ТВС – это готовое атомное топливо, то, на чем работает АЭС. Именно ТВС загружаются в ядерный реактор. В один реактор помещаются около 150 – 400 ТВС.
В зависимости от того, в каком реакторе ТВС будет работать, они бывают разной формы. Иногда пучки складываются в кубическую, иногда в цилиндрическую, иногда в шестиугольную форму.
Одна ТВС за 4 года эксплуатации вырабатывает столько же энергии как при сжигании 670 вагонов угля, 730 цистерн с природным газом или 900 цистерн, груженных нефтью.
Сегодня ТВС производят в основном на заводах России, Франции, США и Японии.
Чтобы доставить топливо для АЭС в другие страны, ТВС запечатывают в длинные и широкие металлические трубы, из труб выкачивают воздух и специальными машинами доставляют на борта грузовых самолетов.
Весит ядерное топливо для АЭС запредельно много, т.к. уран – один из самых тяжелых металлов на планете. Его удельный вес в 2,5 раза больше, чем у стали.
Атомная электростанция: принцип работы
Каков принцип работы АЭС? Принцип работы АЭС базируется на цепной реакции деления атомов радиоактивного вещества – урана. Эта реакция происходит в активной зоне ядерного реактора.
Если не вдаваться в тонкости ядерной физики, принцип работы АЭС выглядит так:
После пуска ядерного реактора из ТВЭЛов извлекаются поглощающие стержни, которые не дают урану вступить в реакцию.
Как только стрежни извлечены, нейтроны урана начинают взаимодействовать друг с другом.
Когда нейтроны сталкиваются, происходит мини-взрыв на атомном уровне, выделяется энергия и рождаются новые нейтроны, начинает происходить цепная реакция. Этот процесс выделяет тепло.
Тепло отдается теплоносителю. В зависимости от типа теплоносителя оно превращается в пар или газ, которые вращают турбину.
Турбина приводит в движение электрогенератор. Именно он по факту и вырабатывает электрический ток.
Если не следить за процессом, нейтроны урана могут сталкиваться друг с другом до тех пор, пока не взорвут реактор и не разнесут всю АЭС в пух и прах. Контролируют процесс компьютерные датчики. Они фиксируют повышение температуры или изменение давления в реакторе и могут автоматически остановить реакции.
Чем отличается принцип работы АЭС от ТЭС (теплоэлектростанций)?
Различия в работе есть только на первых этапах. В АЭС теплоноситель получает тепло от деления атомов уранового топлива, в ТЭС теплоноситель получает тепло от сгорания органического топлива (угля, газа или нефти). После того, как или атомы урана, или газ с углём выделили тепло, схемы работы АЭС и ТЭС одинаковы.
Типы ядерных реакторов
То, как работает АЭС, зависит от того, как именно работает ее атомный реактор. Сегодня есть два основных типа реакторов, которые классифицируются по спектру нейронов:
Реактор на медленных нейтронах, его также называют тепловым.
Для его работы используется 235й уран, который проходит стадии обогащения, создания урановых таблеток и т.д. Сегодня реакторов на медленных нейтронах подавляющее большинство.
Реактор на быстрых нейтронах.
За этими реакторами будущее, т.к. работают они на уране-238, которого в природе пруд пруди и обогащать этот элемент не нужно. Минус таких реакторов только в очень больших затратах на проектирование, строительство и запуск. Сегодня реакторы на быстрых нейтронах работают только в России.
Теплоносителем в реакторах на быстрых нейтронах выступает ртуть, газ, натрий или свинец.
Реакторы на медленных нейтронах, которыми сегодня пользуются все АЭС мира, тоже бывают нескольких типов.
Организация МАГАТЭ (международное агентство по атомной энергетике) создало свою классификацию, которой пользуются в мировой атомной энергетике чаще всего. Так как принцип работы атомной станции во многом зависит от выбора теплоносителя и замедлителя, МАГАТЭ базировали свою классификацию на этих различиях.
С химической точки зрения оксид дейтерия идеальный замедлитель и теплоноситель, т.к. ее атомы наиболее эффективно взаимодействуют с нейтронами урана по сравнению с другими веществами. Попросту говоря, свою задачу тяжелая вода выполняет с минимальными потерями и максимальным результатом. Однако ее производство стоит денег, в то время как обычную «легкую» и привычную для нас воду использовать куда проще.
Несколько фактов об атомных реакторах…
Интересно, что один реактор АЭС строят не менее 3х лет!
Для постройки реактора необходимо оборудование, которое работает на электрическом токе в 210 кило Ампер, что в миллион раз превышает силу тока, которая способна убить человека.
Одна обечайка (элемент конструкции) ядерного реактора весит 150 тонн. В одном реакторе таких элементов 6.
Водо-водяной реактор
Как работает АЭС в целом, мы уже выяснили, чтобы все «разложить по полочкам» посмотрим, как работает наиболее популярный водо-водяной ядерный реактор.
Во всем мире сегодня используют водо-водяные реакторы поколения 3+. Они считаются самыми надежными и безопасными.
Все водо-водяные реакторы в мире за все годы их эксплуатации в сумме уже успели набрать более 1000 лет безаварийной работы и ни разу не давали серьезных отклонений.
Структура АЭС на водо-водяных реакторах, подразумевает, что между ТВЭЛами циркулирует дистиллированная вода, нагретая до 320 градусов. Чтобы не дать ей перейти в парообразное состояние ее держат под давлением в 160 атмосфер. Схема АЭС называет ее водой первого контура.
Нагретая вода попадает в парогенератор и отдает свое тепло воде второго контура, после чего снова «возвращается» в реактор. Внешне это выглядит так, что трубки воды первого контура соприкасаются с другими трубками – воды второго контура, они передают тепло друг другу, но воды не контактируют. Контактируют трубки.
Таким образом, исключена возможность попадания радиации в воду второго контура, которая будет далее участвовать в процессе добычи электричества.
Безопасность работы АЭС
Узнав принцип работы АЭС мы должны понимать как же устроена безопасность. Устройство АЭС сегодня требует повышенного внимания к правилам безопасности.
Затраты на безопасность АЭС составляют примерно 40% от общей стоимости самой станции.
В схему АЭС закладываются 4 физических барьера, которые препятствуют выходу радиоактивных веществ. Что должны делать эти барьеры? В нужный момент суметь прекратить ядерную реакцию, обеспечивать постоянный отвод тепла от активной зоны и самого реактора, предотвращать выход радионуклеидов за пределы контайнмента (гермозоны).
- Первый барьер – прочность урановых таблеток. Важно, чтобы они не разрушались под воздействием высоких температур в ядерном реакторе. Во многом то, как работает атомная станция, зависит от того, как «испекли» таблетки из урана на начальной стадии изготовления. Если таблетки с урановым топливом запечь неверно, то реакции атомов урана в реакторе будут непредсказуемыми.
- Второй барьер – герметичность ТВЭЛов. Циркониевые трубки должны быть плотно запечатаны, если герметичность будет нарушена, то в лучшем случае реактор будет поврежден и работа остановлена, в худшем – все взлетит на воздух.
- Третий барьер – прочный стальной корпус реактор а, (та самая большая башня – гермозона) который «удерживает» в себе все радиоактивные процессы. Повредится корпус – радиация выйдет в атмосферу.
- Четвертый барьер – стержни аварийной защиты. Над активной зоной на магниты подвешиваются стержни с замедлителями, которые могут за 2 секунды поглотить все нейтроны и остановить цепную реакцию.
Если, несмотря на устройство АЭС с множеством степеней защиты, охладить активную зону реактора в нужный момент не удастся, и температура топлива возрастет до 2600 градусов, то в дело вступает последняя надежда системы безопасности – так называемая ловушка расплава.
Дело в том, что при такой температуре дно корпуса реактора расплавится, и все остатки ядерного топлива и расплавленных конструкций стекут в специальный подвешенный над активной зоной реактора «стакан».
Ловушка расплава охлаждаема и огнеупорна. Она наполнена так называемым «жертвенным материалом», который постепенно останавливает цепную реакцию деления.
Таким образом, схема АЭС подразумевает несколько степеней защиты, которые практически полностью исключают любую возможность аварии.
Первая в мире плавучая атомная электростанция, спроектированная так, чтобы устоять перед цунами и землетрясениями, подобно тем, что стали причиной катастрофы на Фукусиме (2011), будет открыта на российском Крайнем Севере — Чукотке и начнет производить электроэнергию в 2020 году.
«На данный момент платформа с двумя реакторами на борту проходит морские испытания в доке, которые завершатся к концу этого года или в 2017-ом», — рассказал EFE Георгий Тихомиров, профессор Московского Инженерно-физического института (МИФИ) (Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» — прим. ред. ).
Затем АЭС будет отбуксирована из Санкт-Петербурга в самый северный город России — Певек (Чукотка), который расположен в защищенной бухте, чтобы заменить собой обычную электростанцию.
«Строительство необходимой портовой инфраструктуры для установки плавучей АЭС началось в конце 2015 года. Прежде, чем установить опоры для платформы, необходимо подвести электролинию для передачи энергии в общую сеть», — объяснил он.
Первый киловатт в 2020 году
Профессор рассчитывает, что «к 2020 году плавучая АЭС произведет свой первый киловатт электроэнергии», называя этот срок «реальным» вне зависимости от колебаний в экономике.
Баржа, как которой установлены оба ядерных реактора имеет 144 метра в длину, 30 — в ширину и 6 метров осадки и водоизмещением 21 тысяча тонн. «Это все равно что круиз. Персонал будет проживать на платформе в условиях четырехзвездочного отеля, со всеми удобствами, ведь им придется провести в каютах целый год», — заметил Тихомиров.
Что касается реакторов (КЛТ-40C), каждый из них обладает мощностью 40 МВт, они могут работать одновременно и будут располагать запасом топлива для автономной работы в течение трех лет.
«Каждые три года производится перегрузка топлива, а каждые двенадцать проводится полное техобслуживание. Предполагается, что общий срок эксплуатации АЭС — 40 лет», — сообщает собеседник EFE.
На станции будет использоваться низкообогащенный уран, а отработанное топливо будет накапливаться на самой платформе. По словам российского физика, плавучая АЭС способна производить такое же количество электроэнергии, что и обычная.
Тихомиров считает, что устанавливаемые на платформе реакторы «абсолютно надежны», что доказывает их бесперебойная работа в течение многих лет на борту «по меньшей мере трех атомных ледоколов».
В случае цунами или землетрясения АЭС поднимут над уровнем моря. «Реакторные блоки компактные и автономные. Это не такие реакторы, как были установлены на Чернобыльской АЭС, разумеется. Вариант развития событий по фукусимскому сценарию также исключен», — утверждает ученый.
Эксперт объяснил, что в случае опасности цунами или подземных толчков, что «маловероятно» в Арктике, «АЭС будет поднята над уровнем моря при помощи прочных опор, на которых она установлена».
«Это сложное техническое решение, но оно гарантирует как безопасность, так и бесперебойную поставку электроэнергии», — сказал он.
После аварии на атомной электростанции Фукусима в Японии (2011 году) российские власти пообещали не размещать плавающие АЭС в зонах с высокой сейсмической активностью. По этой причине был исключен вариант установки станции на вулканическом полуострове Камчатка в Тихом океане.
Гринпис: бомба замедленного действия
«Гринпис», напротив, считает, что подобные станции являются настоящими «бомбами с часовым механизмом», поскольку на них накапливается большое количество урана, а, кроме того, «подарком для террористов», а значит для их охраны потребуется целый военный флот, что сделает проект чрезвычайно дорогостоящим.
В ответ на эти утверждения Тихомиров исключает возможную угрозу зхвата АЭС террористами, поскольку все современные атомные электростанции оснащены чрезвычайными мерами защиты, чтобы предотвратить доступ к радиоактивному топливу.
«До сих пор не было ни одной попытки захватить атомные станции. Кроме того, Чукотка в силу своей удаленности является вполне безопасным местом», — напомнил ученый.
Помимо снабжения экологически чистой электроэнергией удаленных районов, плавучая АЭС способна вырабатывать тепло, что позволит отказаться от использования для этих целей угля, газа и нефти.
Исследование ресурсов российской Арктики
От успеха этого первого проекта будет зависеть, одобрит ли российское правительство строительство остальных запланированных плавучих АЭС — хотя «Росатом» уже подготовил документацию на 5-7 мобильных платформ для «исследования ресурсов российской Арктики».
«Преимуществом плавучей АЭС является то, что она может быть пришвартована практически в любом месте, где есть линия электропередачи», — отмечает Тихомиров.
Он полагает, что «если на арктическом шельфе будет найдена нефть, (…) наиболее логичным будет установить там плавучую АЭС».
«Почему? Да потому что обычная электростанция обойдется гораздо дороже», — уверяет профессор и добавляет, что таяние арктических льдов и открытие арктического морского пути в качестве альтернативы Суэцому каналу мгновенно повысит спрос на плавучие АЭС на рынке.
Тихомиров убежден, что такие установки могли бы стать «хорошим коммерческим продуктом», но считает «преждевременным» говорить об их экспорте, хотя такие страны, как Чили, Бразилия или Индонезия, уже выразили свою заинтересованность проектом, а Китай решил запустить свою версию плавучих АЭС.
США запустили в 1968 году плавучую АЭС (Surgis) в Панамском канале, которая была выведена из эксплуатации в 1976-ом по причине высоких затрат на ее содержание.
В середине ХХ века лучшие умы человечества упорно трудились сразу над двумя задачами: над созданием атомной бомбы, а также над тем, как можно использовать энергию атома в мирных целях. Так появились первые в мире В чем заключается принцип работы АЭС? И где в мире расположены крупнейшие из этих электростанций?
История и особенности ядерной энергетики
"Энергия - всему голова" - именно так можно перефразировать известную пословицу, учитывая объективные реалии XXI века. С каждым новым витком технического прогресса человечеству необходимо всё большее ее количество. Сегодня энергия "мирного атома" активно используется в экономике и производстве, и не только в энергетике.
Электроэнергия, производимая на так называемых АЭС (принцип работы которых весьма прост по своей сути), широко используется в промышленности, освоении космоса, медицине и сельском хозяйстве.
Ядерной энергетикой называется отрасль тяжелой промышленности, извлекающая тепловую и электроэнергию из кинетической энергии атома.
Когда же появились первые АЭС? Принцип работы подобных электростанций советские ученые изучали еще в 40-х годах. Кстати, параллельно они же изобретали и первую атомную бомбу. Таким образом, атом был одновременно и "мирным", и смертельным.
В 1948 году И. В. Курчатов предложил советскому правительству начать проводить непосредственные работы по извлечению атомной энергии. Двумя годами позже в Советском Союзе (в городе Обнинске Калужской области) начинается строительство самой первой на планете АЭС.
Принцип работы всех схож, а разобраться в нем совсем не трудно. Об этом пойдет речь далее.
АЭС: принцип работы (фото и описание)
В основе работы любой лежит мощная реакция, которая возникает при делении ядра атома. В этом процессе чаще всего участвуют атомы урана-235 или же плутония. Ядро атомов делит нейтрон, попадающий в них извне. При этом возникают новые нейтроны, а также осколки деления, которые имеют огромную кинетическую энергию. Как раз эта энергия и выступает главным и ключевым продуктом деятельности любой атомной станции
Так можно описать принцип работы реактора АЭС. На следующем фото вы можете посмотреть, как он выглядит изнутри.
Выделяют три основных типа ядерных реакторов:
- канальный реактор высокой мощности (сокращенно - РБМК);
- водно-водяной реактор (ВВЭР);
- реактор на быстрых нейтронах (БН).
Отдельно стоит описать принцип работы АЭС в целом. О том, как она работает, речь пойдет в следующей статье.
Принцип работы АЭС (схема)
Работает в определенных условиях и в строго заданных режимах. Кроме (одного или нескольких), в структуру АЭС входят и прочие системы, специальные сооружения и высококвалифицированный персонал. В чем же заключается принцип работы АЭС? Кратко его можно описать следующим образом.
Главный элемент любой АЭС - это ядерный реактор, в котором происходят все основные процессы. О том, что происходит в реакторе, мы писали в предыдущем разделе. (как правило, чаще всего это уран) в виде небольших черных таблеток подается в этот огромный котел.
Энергия, выделяемая во время реакций, происходящих в атомном реакторе, преобразуется в тепло и передается теплоносителю (как правило, это вода). Стоит отметить, что теплоноситель при этом процессе получает и некоторую дозу радиации.
Далее тепло из теплоносителя передается обычной воде (посредством специальных устройств - теплообменников), которая в результате этого закипает. Водяной пар, который при этом образуется, вращает турбину. К последней подсоединен генератор, который и генерирует электрическую энергию.
Таким образом, по принципу действия АЭС - это та же тепловая электростанция. Разница лишь в том, каким способом образуется пар.
География ядерной энергетики
Первая пятерка стран по производству атомной энергии выглядит следующим образом:
- Франция.
- Япония.
- Россия.
- Южная Корея.
При этом Соединенные Штаты Америки, вырабатывая в год около 864 миллиардов кВт*час, производят до 20 % всей электроэнергии планеты.
Всего в мире 31 государство эксплуатирует атомные электростанции. Из всех континентов планеты лишь два (Антарктида и Австралия) полностью свободны от атомной энергетики.
На сегодняшний день в мире функционирует 388 ядерных реакторов. Правда, 45 из них уже полтора года не вырабатывали электроэнергию. Большая часть ядерных реакторов расположена в Японии и в США. Полная их география представлена на следующей карте. Зеленым цветом обозначены страны с действующими ядерными реакторами, указано также их общее количество в конкретном государстве.
Развитие ядерной энергетики в разных странах
В целом, по состоянию на 2014 год в развитии ядерной энергетики наблюдается общий спад. Лидерами по строительству новых атомных реакторов являются три страны: это Россия, Индия и Китай. Кроме этого, ряд государств, не имеющих атомных электростанций, планируют построить их в ближайшее время. К таковым можно отнести Казахстан, Монголию, Индонезию, Саудовскую Аравию и ряд стран Северной Африки.
С другой стороны, ряд государств взяли курс на постепенное сокращение числа атомных электростанций. К таким относится Германия, Бельгия и Швейцария. А в некоторых странах (Италия, Австрия, Дания, Уругвай) ядерная энергетика запрещена на законодательном уровне.
Основные проблемы ядерной энергетики
С развитием ядерной энергетики связана одна существенная экологическая проблема. Это так называемое окружающей среды. Так, по мнению многих экспертов, АЭС выделяют больше тепла, нежели такие же по мощности тепловые электростанции. Особо опасно тепловое загрязнение вод, которое нарушает жизни биологических организмов и приводит к гибели многих видов рыб.
Другая острая проблема, связанная с атомной энергетикой, касается ядерной безопасности в целом. Впервые человечество всерьез задумалось об этой проблеме после Чернобыльской катастрофы 1986 года. Принцип работы Чернобыльской АЭС мало чем отличался от такового других атомных электростанций. Однако это не спасло её от крупной и серьезной аварии, повлекшей за собой очень серьезные последствия для всей Восточной Европы.
Причем опасность ядерной энергетики не ограничивается лишь возможными техногенными авариями. Так, большие проблемы возникают с утилизацией ядерных отходов.
Преимущества атомной энергетики
Тем не менее сторонники развития ядерной энергетики называют и явные преимущества работы атомных электростанций. Так, в частности, Всемирная ядерная ассоциация недавно опубликовала свой отчет с весьма интересными данными. Согласно ему, количество человеческих жертв, сопровождающих производство одного гигаватта электроэнергии на АЭС, в 43 раза меньше, чем на традиционных тепловых электростанциях.
Есть и другие, не менее важные, преимущества. А именно:
- дешевизна производства электроэнергии;
- экологическая чистота атомной энергетики (за исключением лишь теплового загрязнения вод);
- отсутствие строгой географической привязки атомных электростанций к крупным источникам топлива.
Вместо заключения
В 1950 году была построена первая в мире АЭС. Принцип работы атомных электростанций заключается в делении атома с помощью нейтрона. В результате этого процесса высвобождается колоссальный объем энергии.
Казалось бы, атомная энергетика - это исключительное благо для человечества. Однако история доказала обратное. В частности, две крупные трагедии - авария на советской Чернобыльской АЭС в 1986 году и авария на японской электростанции Фукусима-1 в 2011 году - продемонстрировали опасность, которую несет в себе "мирный" атом. И многие страны мира сегодня начали задумываться о частичном или даже полном отказе от ядерной энергетики.
