محطات الطاقة النووية. محطات الطاقة النووية في أوكرانيا. محطات الطاقة النووية في روسيا

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

احتياجات الطاقة الحديثة للبشرية تنمو بوتيرة هائلة. يتزايد استهلاكها لإضاءة المدن وللاحتياجات الصناعية وغيرها من احتياجات الاقتصاد الوطني. وفقًا لذلك ، ينبعث المزيد والمزيد من السخام من حرق الفحم وزيت الوقود في الغلاف الجوي ، ويزداد تأثير الاحتباس الحراري. بالإضافة إلى ذلك ، كثر الحديث في السنوات الأخيرة عن إدخال السيارات الكهربائية ، الأمر الذي سيساهم أيضًا في زيادة استهلاك الكهرباء.

لسوء الحظ ، فإن HPPs الصديقة للبيئة غير قادرة على تغطية مثل هذه الاحتياجات الضخمة ، ولا ينصح ببساطة بزيادة أخرى في عدد محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة الحرارية. ماذا تفعل في هذه الحالة؟ وليس هناك الكثير للاختيار من بينها: محطات الطاقة النووية ، إذا تم تشغيلها بشكل صحيح ، فهي وسيلة ممتازة للخروج من مأزق الطاقة.

رغم ما حدث في تشيرنوبيل حتىإدراكًا للإخفاقات الأخيرة لليابانيين ، يدرك العلماء في جميع أنحاء العالم أن الذرة المسالمة هي الحل الوحيد لأزمة الطاقة التي تقترب اليوم. مصادر الطاقة البديلة المعلن عنها على نطاق واسع لا توفر حتى مائة من كمية الكهرباء التي يحتاجها العالم كل يوم.

علاوة على ذلك ، حتى انفجار محطة الطاقة النووية في تشيرنوبيل لم يتسبب حتى في جزء من مائة من الضرر الذي لحق بالبيئة ، وهو ما لوحظ حتى بكارثة واحدة على منصة نفطية. حادثة BP تأكيد واضح على ذلك

مبدأ تشغيل المفاعل النووي

مصدر الحرارة هو عناصر الوقود - TVEL. في الواقع ، هذه أنابيب مصنوعة من سبيكة الزركونيوم ، والتي تخضع بشكل طفيف للانحطاط حتى في منطقة الانشطار النشط للذرات. توضع في الداخل أقراص من ثاني أكسيد اليورانيوم أو حبيبات من سبيكة اليورانيوم والموليبدينوم. داخل المفاعل ، يتم تجميع هذه الأنابيب في مجموعات ، كل منها يحتوي على 18 عنصر وقود.

في المجموع ، يمكن أن يكون هناك ما يقرب من ألفي تجميع ، ويتم وضعها في قنوات داخل بناء الجرافيت. يتم جمع الحرارة المنبعثة عن طريق المبرد ، وفي محطات الطاقة النووية الحديثة هناك دائرتان للدوران. في الحالة الثانية ، لا يتفاعل الماء مع قلب المفاعل بأي شكل من الأشكال ، مما يزيد بشكل كبير من سلامة الهيكل ككل. يقع المفاعل نفسه في عمود ، ويتم إنشاء كبسولة خاصة لأحجار الجرافيت من نفس سبيكة الزركونيوم (بسمك 30 مم).

يرتكز الهيكل بأكمله على قاعدة ضخمة للغاية من الخرسانة عالية القوة ، والتي يقع تحتها حوض السباحة. إنه يعمل على تبريد الطاقة النوويةوقود في حال وقوع حادث

مبدأ التشغيل بسيط: يتم تسخين عناصر الوقود ، ويتم نقل الحرارة منها إلى سائل التبريد الأساسي (الصوديوم السائل ، الديوتيريوم) ، وبعد ذلك يتم نقل الطاقة إلى الدائرة الثانوية ، والتي يدور الماء تحتها. ضغط هائل. يغلي على الفور ، ويدور البخار توربينات المولدات. بعد ذلك يدخل البخار إلى أجهزة التكثيف ، ويتحول مرة أخرى إلى الحالة السائلة ، وبعد ذلك يتم إرساله مرة أخرى إلى الدائرة الثانوية.

تاريخ الخلق

في النصف الثاني من الأربعينيات من القرن الماضي ، تم بذل كل جهد في الاتحاد السوفياتي لإنشاء مشاريع تنطوي على الاستخدام السلمي للطاقة الذرية. الأكاديمي الشهير كورتشاتوف ، متحدثًا في اجتماع دوري للجنة المركزية للحزب الشيوعي ، قدم اقتراحًا باستخدام الطاقة الذرية لتوليد الكهرباء ، والتي كانت البلاد في أمس الحاجة إليها ، وهي تتعافى من حرب رهيبة.

في عام 1950 ، بدأ بناء محطة للطاقة النووية (الأولى في العالم ، بالمناسبة) ، والتي تم وضعها في قرية أوبنينسكوي ، في منطقة كالوغا. بعد أربع سنوات ، تم إطلاق هذه المحطة ، بقدرة 5 ميجاوات ، بنجاح. يكمن تفرد الحدث أيضًا في حقيقة أن بلادنا أصبحت الدولة الأولى في العالم التي تمكنت من استخدام الذرة بشكل فعال حصريًا للأغراض السلمية.

استمر في العمل

بالفعل في عام 1958 ، بدأ العمل على تصميم محطة الطاقة النووية السيبيرية. زادت القدرة التصميمية على الفور بمقدار 20 مرة لتصل إلى 100 ميغاواط. لكن تفرد الموقف ليس حتى في هذا. عندما تم تسليم المحطة ، كانت عودتها 600 ميغاواط. العلماء في زوجين فقطتمكنت سنوات من تحسين المشروع كثيرًا ، وفي الآونة الأخيرة بدا مثل هذا الأداء مستحيلًا تمامًا.

ومع ذلك ، فإن محطات الطاقة النووية في مساحات الاتحاد نمت بعد ذلك ليس أسوأ من الفطر. لذلك ، بعد عامين من إنشاء محطة الطاقة النووية في سيبيريا ، تم إطلاق محطة بيلويارسك للطاقة النووية. سرعان ما تم بناء محطة في فورونيج. في عام 1976 ، تم تشغيل محطة الطاقة النووية في كورسك ، وتم تحديث مفاعلاتها بشكل جدي في عام 2004.

بشكل عام ، تم بناء محطات الطاقة النووية بطريقة مخططة طوال فترة ما بعد الحرب. فقط كارثة تشيرنوبيل يمكن أن تبطئ هذه العملية

كيف كانت الأمور في الخارج

لا ينبغي الافتراض أن مثل هذه التطورات حدثت حصريًا في بلادنا. كان البريطانيون يدركون جيدًا مدى أهمية محطات الطاقة النووية ، وبالتالي عملوا بنشاط في هذا الاتجاه. لذلك ، بالفعل في عام 1952 ، أطلقوا مشروعهم الخاص لتطوير وبناء محطات الطاقة النووية. بعد أربع سنوات ، أصبحت مدينة كالدر هول أول مدينة نووية إنجليزية لها محطة طاقة خاصة بها تبلغ 46 ميجاوات. في عام 1955 ، تم إنشاء محطة للطاقة النووية رسميًا في مدينة Shippingport الأمريكية. كانت قوتها 60 ميغاواط. منذ ذلك الحين ، بدأت محطات الطاقة النووية مسيرتها المظفرة حول العالم.

تهديدات للذرة السلمية

النشوة الأولى من ترويض الذرة سرعان ما حل محلها القلق والخوف. بالطبع ، كانت محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية أخطر كارثة ، ولكن كانت هناك محطة ماياك ، وحوادث مع المفاعلات النووية في الغواصات النووية ، بالإضافة إلى حوادث أخرى ، ربما لن نعرف عنها الكثير. عواقب هذه الحوادثأجبر الناس على التفكير في رفع مستوى الثقافة في استخدام الطاقة الذرية. بالإضافة إلى ذلك ، أدركت البشرية مرة أخرى أنها غير قادرة على مقاومة عناصر الطبيعة.

يناقش العديد من الشخصيات البارزة في علوم العالم منذ فترة طويلة كيفية جعل محطات الطاقة النووية أكثر أمانًا. في موسكو في عام 1989 ، تم عقد جمعية عالمية ، بناءً على نتائج الاجتماع ، تم التوصل إلى استنتاجات حول الحاجة إلى تشديد السيطرة بشكل جذري على الطاقة النووية.

اليوم ، تراقب المجتمعات العالمية عن كثب كيفية مراعاة جميع هذه الاتفاقيات. ومع ذلك ، لا يمكن لأي قدر من المراقبة والتحكم أن ينقذ من الكوارث الطبيعية أو الغباء العادي. تم تأكيد ذلك مرة أخرى من خلال الحادث الذي وقع في فوكوشيما 1 ، والذي نتج عنه تسرب مئات الملايين من الأطنان من المياه المشعة إلى المحيط الهادئ. بشكل عام ، اليابان ، التي تعتبر فيها محطة الطاقة النووية هي الوسيلة الوحيدة لتوفير الاحتياجات الهائلة للصناعة والسكان بالكهرباء ، لم تتخل عن برنامج بناء محطة الطاقة النووية.

التصنيف

يمكن تصنيف جميع محطات الطاقة النووية وفقًا لنوع الطاقة المنتجة ، وكذلك وفقًا لنموذج مفاعلها. يتم أيضًا مراعاة درجة الأمان ونوع البناء بالإضافة إلى المعلمات المهمة الأخرى.

هكذا يتم تصنيفها حسب نوع الطاقة المنتجة:

• محطات الطاقة النووية. الطاقة الوحيدة التي يولدونها هي الكهرباء.
• محطات الطاقة الحرارية النووية. بالإضافة إلى الكهرباء ، تولد هذه المرافق أيضًا حرارة ، مما يجعلها ذات قيمة خاصة لنشرها في المدن الشمالية. هناك ، تشغيل محطة للطاقة النوويةيسمح بتقليل اعتماد المنطقة بشكل حاد على إمدادات الوقود من مناطق أخرى.

الوقود المستخدم وخصائص أخرى

الأكثر شيوعًا هي المفاعلات النووية التي تستخدم اليورانيوم المخصب كوقود. المبرد ماء خفيف. تسمى هذه المفاعلات مفاعلات الماء الخفيف ، وهناك نوعان منها. في الحالة الأولى ، يتكون البخار المستخدم في تدوير التوربينات في قلب المفاعل.

لتشكيل البخار في الحالة الثانية ، يتم استخدام نظام المشتت الحراري ، بسبب عدم دخول الماء إلى القلب. بالمناسبة ، بدأ تطوير هذا النظام بالفعل في الخمسينيات من القرن الماضي ، وكانت التطورات العسكرية الأمريكية بمثابة الأساس له. في نفس الوقت تقريبًا ، طور اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية مفاعلًا من النوع الأول ، ولكن مع نظام معتدل ، حيث تم استخدام قضبان الجرافيت.

هكذا ظهر المفاعل المبرد بالغاز ، والذي تستخدمه العديد من محطات الطاقة النووية في روسيا. كان الإسراع السريع في بناء محطات هذا النموذج المعين يرجع إلى حقيقة أن المفاعلات أنتجت البلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة كمنتج ثانوي. بالإضافة إلى ذلك ، حتى اليورانيوم الطبيعي العادي ، الذي تكون رواسبه في بلادنا كبيرة جدًا ، مناسب كوقود لهذا التنوع.

نوع آخر من المفاعلات المنتشر إلى حد ما حول العالم هو نموذج الماء الثقيل الذي يعمل باليورانيوم الطبيعي. في البداية ، تم إنشاء مثل هذه النماذج من قبل جميع البلدان التي لديها إمكانية الوصول إلى المفاعلات النووية ، ولكناليوم ، تعد كندا فقط من بين المستغلين ، حيث يوجد في أحشاءها أغنى رواسب اليورانيوم الطبيعي.

كيف تم تحسين المفاعلات؟

أولاً ، تم استخدام الفولاذ العادي لتصنيع كسوة قضبان الوقود وقنوات الدوران. في ذلك الوقت ، لم يكن معروفًا بعد عن سبائك الزركونيوم ، والتي هي أكثر ملاءمة لمثل هذه الأغراض. تم تبريد المفاعل بالماء المزود تحت ضغط 10 أجواء.

البخار المنبعث في نفس الوقت كانت درجة حرارته 280 درجة. جميع القنوات التي توجد بها قضبان الوقود أصبحت قابلة للإزالة ، حيث كان لا بد من استبدالها كثيرًا نسبيًا. الحقيقة هي أنه في منطقة نشاط الوقود النووي ، تخضع المواد بسرعة للتشوه والتدمير. في الحقيقة ، العناصر الهيكلية في القلب صممت لمدة 30 عامًا ، لكن في مثل هذه الحالات ، يكون التفاؤل غير مقبول.

قضبان الوقود

في هذه الحالة ، قرر العلماء استخدام متغير مع تبريد أنبوبي من جانب واحد. يقلل هذا التصميم بشكل كبير من فرص دخول نواتج الانشطار إلى دائرة التبادل الحراري حتى في حالة تلف عنصر الوقود. نفس الوقود النووي هو سبيكة من اليورانيوم والموليبدينوم. أتاح هذا الحل إمكانية إنشاء معدات موثوقة وغير مكلفة نسبيًا يمكنها العمل بثبات حتى في درجات الحرارة المرتفعة بشكل ملحوظ.

تشيرنوبيل

غريب كما قد يبدو ، لكن تشيرنوبيل سيئة السمعة ، التي أصبحت محطتها النووية رمزًا للكوارث التي من صنع الإنسان في القرن الماضي ، كانت انتصارًا حقيقيًا للعلم.في ذلك الوقت ، تم استخدام أكثر التقنيات تقدمًا في بنائه وتصميمه. بلغت قوة المفاعل وحده 3200 ميغاواط. كان الوقود جديدًا أيضًا: تم استخدام ثاني أكسيد اليورانيوم الطبيعي المخصب لأول مرة في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية. يحتوي طن واحد من هذا الوقود على 20 كيلوجرامًا فقط من اليورانيوم 235. في المجموع ، تم تحميل 180 طنًا من ثاني أكسيد اليورانيوم في المفاعل. لا يزال من غير المعروف بالضبط من ولأي غرض قرر إجراء تجربة في المحطة تتعارض مع جميع قواعد السلامة التي يمكن تصورها.

محطات الطاقة النووية في روسيا

لولا كارثة تشيرنوبيل ، في بلدنا (على الأرجح) سيستمر البرنامج الخاص ببناء محطات الطاقة النووية على نطاق أوسع وأوسعها انتشارًا. على أي حال ، كان هذا هو النهج المخطط له في الاتحاد السوفيتي.

بشكل عام ، مباشرة بعد تشيرنوبيل ، بدأ العديد من البرامج في تقليصها بشكل كبير ، مما أدى على الفور إلى زيادة أسعار العديد من فئات ناقلات الحرارة "الصديقة للبيئة". في كثير من المناطق ، أُجبروا على العودة لبناء محطات الطاقة الحرارية ، والتي (بما في ذلك) حتى العمل على الفحم ، واستمرار تلويث أجواء المدن الكبيرة بشكل رهيب.

في منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، أدركت الحكومة مع ذلك الحاجة إلى تطوير البرنامج النووي ، لأنه بدونه سيكون من المستحيل ببساطة تزويد العديد من مناطق بلدنا بالكمية المطلوبة من الطاقة.

كم عدد محطات الطاقة النووية الموجودة في بلدنا اليوم؟ عشرة فقط. نعم ، هذه كلها محطات طاقة نووية روسية. ولكن حتى هذا الرقم يولد أكثر من 16٪ من الطاقة المستهلكةمواطنينا. تبلغ قدرة جميع وحدات الطاقة الـ 33 التي تعمل كجزء من محطات الطاقة النووية هذه 25.2 جيجاوات. ما يقرب من 37٪ من احتياجات الكهرباء في مناطقنا الشمالية تغطيها محطات الطاقة النووية.

واحدة من أشهرها هي محطة لينينغراد للطاقة النووية ، التي تم بناؤها في عام 1973. في الوقت الحاضر ، يجري العمل على بناء مكثف للمرحلة الثانية ، مما سيسمح بزيادة الطاقة الإنتاجية (4 آلاف ميغاواط) مرتين على الأقل.

الأوكرانية NPPs

قام الاتحاد السوفيتي بالكثير ، بما في ذلك تطوير الطاقة في الجمهوريات الاتحادية. وهكذا ، لم تتلق ليتوانيا في وقت من الأوقات بنية تحتية ممتازة والكثير من المؤسسات الصناعية فحسب ، بل حصلت أيضًا على Ignalina NPP ، والتي كانت حتى عام 2005 "دجاج محفور" حقيقيًا ، مما زود منطقة البلطيق بأكملها تقريبًا بأسعار رخيصة (خاصة بها!) الطاقة.

لكن الهدية الرئيسية كانت لأوكرانيا ، التي تلقت أربع محطات طاقة في وقت واحد. تعتبر Zaporozhye NPP بشكل عام الأقوى في أوروبا ، حيث توفر 6 جيجاوات من الطاقة في وقت واحد. بشكل عام ، تمنحها محطات الطاقة النووية الأوكرانية الفرصة لتزويد نفسها بشكل مستقل بالكهرباء ، والتي لم تعد ليتوانيا قادرة على التباهي بها.

الآن تعمل جميع المحطات الأربع نفسها: زابوروجي وريفني وجنوب أوكرانيا وخميلنيتسكي. خلافًا للاعتقاد الشائع ، استمرت الكتلة الثالثة من محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية في العمل حتى عام 2000 ، حيث كانت تزود المنطقة بالكهرباء بانتظام. في الوقت الحالي ، تنتج محطات الطاقة النووية الأوكرانية 46٪ من إجمالي الكهرباء الأوكرانية.

أطماع سياسية غريبة للسلطات في البلاد أدت إلى حقيقة أنها كانت عام 2011- تم اتخاذ قرار باستبدال عناصر الوقود الروسية بأخرى أمريكية. فشلت التجربة تمامًا ، وتسبب ما يقرب من 200 مليون دولار في أضرار للصناعة الأوكرانية.

آفاق

اليوم ، يتم تذكر فوائد الذرة المسالمة مرة أخرى في جميع أنحاء العالم. يمكن تزويد مدينة بأكملها بالطاقة من محطة طاقة نووية صغيرة وبدائية تستهلك حوالي 2 طن من الوقود سنويًا. ما هي كمية الغاز أو الفحم التي يجب حرقها خلال نفس الفترة؟ لذا فإن آفاق التكنولوجيا ضخمة: أنواع الطاقة التقليدية تتزايد باستمرار في الأسعار ، وعددها في تناقص.