A huszadik század közepén az emberiség legkiválóbb elméi keményen dolgoztak egyszerre két feladaton: egy atombomba létrehozásán, és azon is, hogyan lehet az atom energiáját békés célokra felhasználni. Így jelentek meg a világ első atomerőművei. Mi az atomerőmű működési elve? És hol találhatók a világon a legnagyobb erőművek?
Az atomenergia története és jellemzői
"Az energia a feje mindennek" – így lehet átfogalmazni egy jól ismert közmondást, tekintettel a 21. század objektív valóságára. A technológiai fejlődés minden egyes újabb fordulójával az emberiségnek egyre nagyobb mennyiségre van szüksége belőle. Ma a "békés atom" energiáját aktívan használják a gazdaságban és a termelésben, nem csak az energiaszektorban.
Az úgynevezett atomerőművek (amelyek nagyon egyszerű elven működnek) által termelt villamos energiát széles körben használják az iparban, az űrkutatásban, az orvostudományban és a mezőgazdaságban.
Az atomenergia a nehézipar egyik ága, amely az atom kinetikus energiájából vonja ki a hőt és az elektromosságot.
Mikor jelentek megaz első atomerőművek? A szovjet tudósok a 40-es években tanulmányozták az ilyen erőművek működési elvét. Egyébként ezzel párhuzamosan feltalálták az első atombombát is. Így az atom egyszerre volt "békés" és halálos.
1948-ban I. V. Kurcsatov azt javasolta, hogy a szovjet kormány kezdje meg az atomenergia kitermelésének közvetlen munkáját. Két évvel később a Szovjetunióban (Obnyinszk városában, Kaluga régióban) megkezdődött a bolygó legelső atomerőművének építése.
Az összes atomerőmű működési elve hasonló, és egyáltalán nem nehéz megérteni. Erről még lesz szó.
Atomerőmű: működési elv (fotó és leírás)
Minden atomerőmű munkája egy erőteljes reakción alapul, amely az atommag hasadása során megy végbe. Ebben a folyamatban leggyakrabban urán-235 vagy plutónium atomok vesznek részt. Az atommag a kívülről beléjük jutó neutront osztja szét. Ebben az esetben új neutronok keletkeznek, valamint hasadási töredékek, amelyek hatalmas kinetikus energiával rendelkeznek. Csak ez az energia minden atomerőmű fő és kulcsterméke
Így lehet leírni az atomerőművi reaktor működési elvét. A következő képen láthatod, hogyan néz ki belülről.
Három fő típusa van az atomreaktoroknak:
- nagy teljesítményű csatornás reaktor (rövidítve RBMK);
- nyomásos vízreaktor (VVER);
- gyorsneutronreaktor (FN).
Külön-külön érdemes ismertetni az atomerőművek működési elvét összességében. Hogy hogyan működik, arról szó lesz.a következő cikkben.
Atomerőmű működési elve (diagram)
Az atomerőmű meghatározott feltételek mellett és szigorúan meghatározott üzemmódokban működik. Az atomreaktoron (egy vagy több) kívül az atomerőmű szerkezete más rendszereket, speciális létesítményeket és magasan képzett személyzetet is tartalmaz. Mi az atomerőművek működési elve? Röviden a következőképpen jellemezhető.
Minden atomerőmű fő eleme egy atomreaktor, amelyben az összes fő folyamat végbemegy. Az előző részben írtunk arról, hogy mi történik a reaktorban. Ebbe a hatalmas üstbe nukleáris üzemanyagot (általában leggyakrabban uránt) adagolnak kis fekete pellet formájában.
Az atomreaktorban lezajló reakciók során felszabaduló energia hővé alakul, és a hűtőközegbe (általában vízbe) kerül. Megjegyzendő, hogy e folyamat során a hűtőfolyadék is kap bizonyos dózisú sugárzást.
Továbbá a hűtőfolyadék hője átkerül a közönséges vízbe (speciális eszközökön - hőcserélőkön keresztül), amely ennek következtében felforr. A keletkező vízgőz hajtja a turbinát. Ez utóbbihoz egy generátor csatlakozik, amely elektromos energiát termel.
Tehát az atomerőmű működési elve szerint ez ugyanaz a hőerőmű. Az egyetlen különbség a gőztermelés módja.
Atomenergia földrajza
A nukleáris energia előállító öt legnagyobb országa a következő:
- USA.
- Franciaország.
- Japán.
- Oroszország.
- Dél-Korea.
Ugyanakkor az Amerikai Egyesült Államok, amely évente mintegy 864 milliárd kWh-t termel, a világ villamosenergia-termelésének akár 20%-át állítja elő.
A világon összesen 31 állam üzemeltet atomerőművet. A bolygó összes kontinense közül csak kettő (az Antarktisz és Ausztrália) teljesen mentes az atomenergiától.
Ma 388 atomreaktor működik a világon. Igaz, közülük 45-en másfél éve nem termelnek áramot. A legtöbb atomreaktor Japánban és az Egyesült Államokban található. Teljes földrajzi elhelyezkedésüket az alábbi térkép mutatja be. A működő atomreaktorokkal rendelkező országok zölddel vannak jelölve, és az adott állapotban lévő teljes számuk is megjelenik.
Az atomenergia fejlesztése a különböző országokban
Általánosságban elmondható, hogy 2014-től általánosságban visszaesett az atomenergia fejlődése. Az új atomreaktorok építésében három ország vezet a vezető helyen: Oroszország, India és Kína. Emellett számos olyan állam, amely nem rendelkezik atomerőművel, a közeljövőben tervezi ezek építését. Ide tartozik Kazahsztán, Mongólia, Indonézia, Szaúd-Arábia és számos észak-afrikai ország.
Másrészt számos állam megkezdte az atomerőművek számának fokozatos csökkentését. Ide tartozik Németország, Belgium és Svájc. Néhány országban (Olaszország, Ausztria, Dánia, Uruguay) pedig törvényi szinten tilos az atomenergia.
Az atomenergia fő problémái
Az atomenergia fejlesztéséhez egy jelentős környezeti probléma kapcsolódik. Ez a környezet úgynevezett termikus szennyezése. Így sok szakértő szerint az atomerőművek több hőt bocsátanak ki, mint az azonos kapacitású hőerőművek. Különösen veszélyes a termálvíz szennyezése, amely megzavarja a biológiai szervezetek természetes életfeltételeit, és számos halfaj elpusztulásához vezet.
A nukleáris energiával kapcsolatos másik égető probléma általában a nukleáris biztonságot érinti. Az emberiség először az 1986-os csernobili katasztrófa után gondolt komolyan erre a problémára. A csernobili atomerőmű működési elve nem sokban különbözött a többi atomerőműétől. Ez azonban nem mentette meg egy súlyos és súlyos balesettől, amely egész Kelet-Európára nézve nagyon súlyos következményekkel járt.
Sőt, az atomenergia veszélye nem korlátozódik az esetleges ember okozta balesetekre. Tehát nagy problémák merülnek fel a nukleáris hulladék elhelyezésével kapcsolatban.
Az atomenergia előnyei
Az atomenergia fejlesztésének hívei ennek ellenére az atomerőművek egyértelmű előnyeit is megnevezik. Így különösen a Nukleáris Világszövetség a közelmúltban tette közzé jelentését igen érdekes adatokkal. Elmondása szerint az atomerőművekben egy gigawatt villamos energia előállításával együtt járó emberáldozatok száma 43-szor kevesebb, mint a hagyományos hőerőművekben.
Vannak más, hasonlóan fontos előnyök is. Nevezetesen:
- olcsó villamosenergia-termelés;
- nukleáris energia környezeti tisztasága (kivéve a termálvízszennyezést);
- hiányzik az atomerőművek szigorú földrajzi hivatkozása a nagy tüzelőanyag-forrásokra.
Következtetés helyett
1950-ben megépült a világ első atomerőműve. Az atomerőművek működési elve egy atom neutron segítségével történő hasadása. Ez a folyamat hatalmas mennyiségű energiát szabadít fel.
Úgy tűnik, hogy az atomenergia kivételes áldás az emberiség számára. A történelem azonban az ellenkezőjét bizonyította. Különösen két nagy tragédia – a szovjet csernobili atomerőmű balesete 1986-ban és a japán Fukusima-1 erőmű balesete 2011-ben – mutatta be a „békés” atom által jelentett veszélyt. És manapság a világ számos országa elkezdett gondolkodni az atomenergia részleges vagy akár teljes elutasításán.
