Ինչպես է աշխատում ատոմակայանը. Ինչպե՞ս է աշխատում ատոմակայանը: Ըստ արձակված էներգիայի տեսակի

Ժամանակակից մարդը չի կարող պատկերացնել կյանքը առանց էլեկտրականության։ Եթե ​​էլեկտրամատակարարումը նույնիսկ մի քանի ժամով դադարի, մետրոպոլիայի կյանքը կաթվածահար կլինի։ Վորոնեժի մարզում էլեկտրաէներգիայի ավելի քան 90%-ը արտադրվում է Նովովորոնեժի ատոմակայանի կողմից։ ՌԻԱ Վորոնեժի թղթակիցներն այցելել են NV ԱԷԿ և պարզել, թե ինչպես է միջուկային էներգիան վերածվում էլեկտրաէներգիայի։

Ե՞րբ է հայտնվել առաջին ատոմակայանը։

1898 թվականին հայտնի գիտնականներ Մարիա Սկլոդովսկա-Կյուրին և Պիեռ Կյուրին հայտնաբերեցին, որ ուրանի միներալը ռադիոակտիվ է, իսկ 1933 թվականին ամերիկացի ֆիզիկոս Լեո Շիլարդն առաջին անգամ առաջ քաշեց միջուկային շղթայական ռեակցիայի գաղափարը. այն գործնականում կիրառելուց հետո ճանապարհ բացեց միջուկային զենքի ստեղծման համար։ Սկզբում ատոմի էներգիան օգտագործվում էր ռազմական նպատակներով։ Առաջին անգամ ատոմը խաղաղ նպատակներով օգտագործվել է ԽՍՀՄ-ում։ Աշխարհի առաջին փորձնական ատոմակայանը՝ ընդամենը 5 ՄՎտ հզորությամբ, գործարկվել է 1954 թվականին Կալուգայի մարզի Օբնինսկ քաղաքում։ Առաջին փորձնական ատոմակայանի աշխատանքը ցույց տվեց իր խոստումն ու անվտանգությունը։ Գործարկման ընթացքում շրջակա միջավայր վնասակար արտանետումներ չկան, ի տարբերություն ՋԷԿ-երի, օրգանական վառելիքի մեծ քանակություն չի պահանջվում։ Այսօր ատոմակայանները էներգիայի ամենաէկոլոգիապես մաքուր աղբյուրներից են։

Ե՞րբ է կառուցվել Նովովորոնեժի ԱԷԿ-ը:

NV ԱԷԿ-ի առաջին արդյունաբերական բլոկի կառուցում

Խորհրդային Միությունում առաջին անգամ ատոմային էներգիայի արդյունաբերական օգտագործումը սկսվեց Նովովորոնեժի ԱԷԿ-ում։ 1964 թվականի սեպտեմբերին գործարկվեց ԱԷԿ-ի առաջին էներգաբլոկը ճնշված ջրի ռեակտորով (VVER), որի հզորությունը 210 ՄՎտ էր՝ գրեթե 40 անգամ ավելի, քան առաջին փորձնական ատոմակայանի հզորությունը: Այս ռեակտորի մոդելը համարվում է տեխնիկապես ամենազարգացած և անվտանգներից մեկն աշխարհում։ Սուզանավային ռեակտորները ծառայում էին որպես VVER-ի նախատիպեր ատոմակայանների համար։ Նովովորոնեժի ԱԷԿ-ի առաջին էներգաբլոկի կառուցման ժամանակ չկային ռեակտորներ շահագործելու ունակ մասնագետների պատրաստման ուսումնական կենտրոններ։ Առաջին միջուկային գիտնականները հավաքագրվել են նախկին սուզանավերից:

Նովովորոնեժի ԱԷԿ-ում կառուցվել և շահագործման են հանձնվել հինգ էներգաբլոկներ, որոնցից երեքն այսօր շահագործվում են, շինարարությունն ընթացքի մեջ է և նախապատրաստական ​​աշխատանքներ են տարվում ևս երկու նորերի գործարկման համար։ Բոլոր էներգաբլոկները NVNPP-ում VVER ռեակտորներով:

Որքա՞ն էներգիա է արտադրում ատոմակայանը:

Էներգաբլոկի հզորությունը կարող է տատանվել մի քանի ագրեգատից մինչև մի քանի հազար ՄՎտ: Արդյունաբերական ատոմակայանները շատ հզոր են։ Նովովորոնեժի ԱԷԿ-ն ապահովում է Վորոնեժի շրջանի էլեկտրաէներգիայի կարիքների մոտ 90%-ը և ջերմության համար Նովովորոնեժի կարիքների գրեթե 90%-ը։ Նովորոնեժի ԱԷԿ-ի էներգաբլոկների ընդհանուր հզորությունը 1800 ՄՎտ է։ Ատոմակայաններում արտադրվող էլեկտրաէներգիայի տարեկան քանակը բավարար է Վորոնեժի ավիացիոն գործարանին 191 տարվա անխափան աշխատանքով ապահովելու կամ 650 ստանդարտ ինը հարկանի շենք լուսավորելու համար։ Վեցերորդ և յոթերորդ էներգաբլոկների գործարկումից հետո Նովովորոնեժի ԱԷԿ-ի ընդհանուր հզորությունը կավելանա 2,23 անգամ։ Այդ ժամանակ ատոմակայանի արտադրած էներգիայի տարեկան ծավալը կբավականացնի ռուսական երկաթուղու 8 ամսից ավելի շահագործումն ապահովելու համար։

Ինչպե՞ս է կազմակերպվում ատոմակայանը.

Էներգաբլոկ թիվ 5 NV ԱԷԿ

Ատոմակայանում էներգիան արտադրվում է ռեակտորում։ Նրա վառելիքը արհեստականորեն հարստացված ուրանն է՝ մի քանի միլիմետր տրամագծով գնդիկների տեսքով։ Ուրանի գնդիկները տեղադրվում են վառելիքի տարրերում (TVELs) - դրանք ջերմակայուն ցիրկոնիումից պատրաստված փակ խոռոչ խողովակներ են: Վառելիքի հավաքները (FA) հավաքվում են վառելիքի ձողերից: VVER միջուկում կան մի քանի հարյուր վառելիքի հավաքներ, որտեղ տեղի են ունենում ուրանի տրոհման գործընթացները։ Այն վառելիքի հավաքներն են, որոնք էներգիա են փոխանցում առաջնային հովացուցիչ նյութը տաքացնելով: Ռեակտորում նեյտրոնների խտությունը ռեակտորի հզորությունն է, և այն կարգավորվում է միջուկ մտցված նեյտրոնային կլանիչ-բոր պարունակող տարրերի քանակով (ինչպես մեքենայի արգելակը)։ ԱԷԿ-ի էներգաբլոկներում, ինչպես նաև ջերմային բլոկներում էլեկտրաէներգիայի արտադրության համար օգտագործվում է առաջացած ջերմության կեսից պակասը (ֆիզիկայի օրենք), տուրբինում սպառված գոլորշու մնացած ջերմությունը հեռացվում է շրջակա միջավայր: Նովորոնեժի ԱԷԿ-ի առաջին բլոկներում ջերմությունը հեռացնելու համար օգտագործվել է Դոն գետի ջուրը։ Երրորդ և չորրորդ էներգաբլոկների հովացման համար օգտագործվում են հովացման աշտարակներ՝ երկաթից և ալյումինից պատրաստված կոնստրուկցիաներ՝ մոտ 91 մետր բարձրությամբ և 920 տոննա զանգվածով, որտեղ տաքացվող շրջանառվող ջուրը սառչում է օդային հոսքով։ Հինգերորդ էներգաբլոկը հովացնելու համար կառուցվել է շրջանառվող ջրով լցված հովացման լճակ, որի մակերեսն օգտագործվում է շրջակա միջավայր ջերմություն փոխանցելու համար։ Այս ջուրը չի շփվում առաջնային ջրի հետ և լիովին անվտանգ է: Հովացման լճակն այնքան մաքուր է, որ 2010 թվականին դրա վրա անցկացվել են ձկնորսության համառուսական մրցումներ։ 6 և 7 միավորների շրջանառվող ջուրը սառեցնելու համար կառուցվել են Ռուսաստանի ամենաբարձր հովացման աշտարակները՝ 173 մ բարձրությամբ, հովացման աշտարակի հենց վերևից պարզ երևում են Վորոնեժ քաղաքի ծայրամասերը։

Ինչպե՞ս է միջուկային էներգիան վերածվում էլեկտրաէներգիայի:

Ուրանի միջուկների տրոհման գործընթացները տեղի են ունենում VVER միջուկում։ Այս դեպքում արտազատվում է հսկայական էներգիա, որը տաքացնում է առաջնային շղթայի ջուրը (սառեցուցիչը) մինչև մոտ 300 °C ջերմաստիճան։ Ջուրը միաժամանակ չի եռում, քանի որ գտնվում է բարձր ճնշման տակ (ճնշման կաթսայի սկզբունք)։ Առաջնային շղթայի հովացուցիչ նյութը ռադիոակտիվ է, հետևաբար այն չի թողնում միացում: Այնուհետև այն սնվում է գոլորշու գեներատորների մեջ, որտեղ երկրորդական շղթայի ջուրը տաքանում և վերածվում է գոլորշու, իսկ արդեն տուրբինում իր էներգիան վերածում է էլեկտրական էներգիայի։

Ինչպե՞ս է էլեկտրաէներգիան հասնում մեր բնակարաններին:

Էլեկտրական հոսանքը էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ ազատ էլեկտրական լիցքավորված մասնիկների-էլեկտրոնների պատվիրված չփոխհատուցված շարժումն է։ 220 կամ 500 հազար վոլտ լարման ահռելի հզորություն ատոմակայանից հեռանում է լարերի միջոցով։ Նման բարձր լարումը անհրաժեշտ է երկար հեռավորությունների վրա փոխանցման ընթացքում կորուստները նվազեցնելու համար: Սակայն սպառողը նման լարման կարիք չունի եւ շատ վտանգավոր է։ Մինչ էլեկտրական հոսանքը տներ մտնելը տրանսֆորմատորների միջոցով լարումը նվազում է մինչև սովորական 220 վոլտ։ Էլեկտրական սարքի վարդակից մտցնելով վարդակից՝ այն միացնում եք էլեկտրական ցանցին։

Որքանո՞վ է անվտանգ միջուկային էներգիան:

Սառեցման լճակ NV ԱԷԿ

Երբ ատոմակայանը ճիշտ շահագործվում է, լիովին անվտանգ է։ Նովորոնեժի ԱԷԿ-ի շուրջ 30 կմ գոտում ճառագայթային ֆոնը կառավարվում է 20 ավտոմատ հենակետերով։ Նրանք աշխատում են շարունակական չափման ռեժիմում: Կայանի գործունեության ողջ պատմության ընթացքում ճառագայթային ֆոնը երբեք չի գերազանցել բնական ֆոնային արժեքները։ Սակայն միջուկային էներգիան պոտենցիալ վտանգ ունի։ Ուստի տարեցտարի ատոմակայաններում անվտանգության համակարգերն ավելի ու ավելի կատարյալ են դառնում։ Եթե ​​ԱԷԿ-երի առաջին սերունդների համար (1,2 էներգաբլոկ) ակտիվ էին անվտանգության հիմնական համակարգերը, այսինքն՝ դրանք պետք է գործարկվեր անձի կամ ավտոմատացման կողմից, ապա 3+ սերնդի բլոկների նախագծման ժամանակ (Նովովորոնեժի 6-րդ և 7-րդ էներգաբլոկները. ԱԷԿ), հիմնական խաղադրույքը դրված է պասիվ անվտանգության համակարգերի վրա։ Պոտենցիալ վտանգավոր իրավիճակի դեպքում նրանք կաշխատեն իրենք՝ հնազանդվելով ոչ թե անձին կամ ավտոմատացմանը, այլ ֆիզիկայի օրենքներին։ Օրինակ՝ ատոմակայանում անջատվելու դեպքում գրավիտացիայի ազդեցության տակ գտնվող պաշտպանիչ տարրերը ինքնաբուխ կընկնեն միջուկը և կփակեն ռեակտորը։

Ատոմակայանի անձնակազմը պարբերաբար վերապատրաստվում է տարբեր տեսակի արտակարգ իրավիճակներին դիմակայելու համար։ Արտակարգ իրավիճակները մոդելավորվում են հատուկ լայնածավալ սիմուլյատորների վրա՝ համակարգչային սարքեր, որոնք արտաքինից չեն տարբերվում բլոկի կառավարման վահանակներից: Ռեակտորը ղեկավարող օպերատիվ անձնակազմը 5 տարին մեկ Ռոստեխնաձորից ստանում է տեխնոլոգիական գործընթացի (ԱԷԿ-ի հսկողության) իրականացման իրավունքի լիցենզիա։ Գործընթացը նման է վարորդական իրավունքի վկայական ստանալուն: Մասնագետը հանձնում է տեսական քննություններ և գործնական հմտություններ է ցուցադրում սիմուլյատորի վրա։ Միայն լիցենզիա ունենալով և ատոմակայաններում քննություններ հանձնելով՝ անձնակազմին թույլատրվում է շահագործել ռեակտորը։

Սխա՞լ եք նկատել: Ընտրեք այն մկնիկի օգնությամբ և սեղմեք Ctrl+Enter

Միջուկային ռեակտորի շահագործման և նախագծման սկզբունքը հասկանալու համար հարկավոր է կարճ շեղում կատարել դեպի անցյալ։ Միջուկային ռեակտորը մարդկության դարավոր մարմնավորված, թեև ոչ ամբողջությամբ, երազանքն է էներգիայի անսպառ աղբյուրի մասին: Նրա հնագույն «նախահայրը» չոր ճյուղերից պատրաստված կրակն է, որը ժամանակին լուսավորել ու ջերմացրել է քարանձավի պահարանները, որտեղ ցրտից փրկություն են գտել մեր հեռավոր նախնիները։ Հետագայում մարդիկ յուրացրել են ածխաջրածինները՝ ածուխ, թերթաքար, նավթ և բնական գազ։

Սկսվեց բուռն, բայց կարճատև գոլորշու դարաշրջանը, որը փոխարինվեց էլեկտրականության էլ ավելի ֆանտաստիկ դարաշրջանով: Քաղաքները լցված էին լույսով, իսկ արհեստանոցները՝ էլեկտրական շարժիչներով շարժվող մինչ այժմ անհայտ մեքենաների բզզոցով։ Հետո թվում էր, թե առաջընթացը հասել է իր գագաթնակետին։

Ամեն ինչ փոխվեց 19-րդ դարի վերջին, երբ ֆրանսիացի քիմիկոս Անտուան ​​Անրի Բեկերելը պատահաբար հայտնաբերեց, որ ուրանի աղերը ռադիոակտիվ են։ 2 տարի անց նրա հայրենակիցներ Պիեռ Կյուրին և նրա կինը՝ Մարիա Սկլոդովսկա-Կյուրին, նրանցից ստացան ռադիում և պոլոնիում, և նրանց ռադիոակտիվության մակարդակը միլիոնավոր անգամ ավելի բարձր էր, քան թորիումի և ուրանի մակարդակը։

Էստաֆետը վերցրել է Էռնեստ Ռադերֆորդը, ով մանրամասն ուսումնասիրել է ռադիոակտիվ ճառագայթների բնույթը։ Այսպես սկսվեց ատոմի դարաշրջանը, որը ծնեց իր սիրելի երեխային՝ միջուկային ռեակտորին։

Առաջին միջուկային ռեակտորը

«Առաջնեկը» ԱՄՆ-ից է։ 1942 թվականի դեկտեմբերին ռեակտորը տվեց առաջին հոսանքը, որը ստացավ իր ստեղծողի՝ դարի մեծագույն ֆիզիկոսներից մեկի՝ Է.Ֆերմիի անունը։ Երեք տարի անց Կանադայում կյանքի է կոչվել ZEEP ատոմակայանը։ «Բրոնզը» գնաց առաջին խորհրդային F-1 ռեակտորին, որը գործարկվեց 1946 թվականի վերջին։ Կուրչատովը դարձավ ներքին միջուկային նախագծի ղեկավար: Այսօր աշխարհում հաջողությամբ գործում է ավելի քան 400 ատոմային էներգաբլոկ։

Միջուկային ռեակտորների տեսակները

Նրանց հիմնական նպատակն է աջակցել վերահսկվող միջուկային ռեակցիային, որն արտադրում է էլեկտրաէներգիա: Որոշ ռեակտորներ արտադրում են իզոտոպներ։ Մի խոսքով, դրանք սարքեր են, որոնց խորքերում որոշ նյութեր վերածվում են մյուսների՝ մեծ քանակությամբ ջերմային էներգիայի արտազատմամբ։ Սա մի տեսակ «վառարան» է, որտեղ ավանդական վառելիքի փոխարեն «այրվում են» ուրանի իզոտոպները՝ U-235, U-238 և պլուտոնիումը (Pu):

Ի տարբերություն, օրինակ, մի քանի տեսակի բենզինի համար նախատեսված մեքենայի, ռադիոակտիվ վառելիքի յուրաքանչյուր տեսակ ունի իր տեսակի ռեակտորը։ Դրանցից երկուսը կա՝ դանդաղ (U-235-ով) և արագ (U-238 և Pu) նեյտրոնների վրա։ Ատոմակայանների մեծ մասը հագեցած է դանդաղ նեյտրոնային ռեակտորներով։ Ատոմակայաններից բացի, կայանքները «աշխատում են» գիտահետազոտական ​​կենտրոններում, միջուկային սուզանավերի վրա և.

Ինչպես է ռեակտորը

Բոլոր ռեակտորներն ունեն մոտավորապես նույն սխեման։ Նրա «սիրտը» ակտիվ գոտին է։ Այն կարելի է մոտավորապես համեմատել սովորական վառարանի վառարանի հետ։ Միայն վառելափայտի փոխարեն միջուկային վառելիք կա վառելիքի տարրերի տեսքով՝ մոդերատորով՝ TVEL-ներով։ Ակտիվ գոտին գտնվում է մի տեսակ պարկուճի ներսում՝ նեյտրոնային ռեֆլեկտոր։ Վառելիքի ձողերը «լվանում» են հովացուցիչ նյութով՝ ջրով։ Քանի որ «սիրտն» ունի ռադիոակտիվության շատ բարձր մակարդակ, այն շրջապատված է հուսալի ճառագայթային պաշտպանությամբ:

Օպերատորները վերահսկում են կայանի աշխատանքը երկու կարևորագույն համակարգերի օգնությամբ՝ շղթայական ռեակցիայի կառավարման և հեռակառավարման համակարգի միջոցով։ Եթե ​​արտակարգ իրավիճակ է առաջանում, վթարային պաշտպանությունն անմիջապես գործարկվում է:

Ինչպես է աշխատում ռեակտորը

Ատոմային «բոցը» անտեսանելի է, քանի որ գործընթացները տեղի են ունենում միջուկային տրոհման մակարդակում։ Շղթայական ռեակցիայի ընթացքում ծանր միջուկները բաժանվում են ավելի փոքր բեկորների, որոնք, գրգռված վիճակում, դառնում են նեյտրոնների և այլ ենթաատոմային մասնիկների աղբյուր։ Բայց գործընթացը դրանով չի ավարտվում։ Նեյտրոնները շարունակում են «ջախջախվել», ինչի արդյունքում շատ էներգիա է արտազատվում, այսինքն՝ ինչ է տեղի ունենում, որի համար կառուցվում են ատոմակայաններ։

Անձնակազմի հիմնական խնդիրն է պահպանել շղթայական ռեակցիան հսկիչ ձողերի օգնությամբ մշտական, կարգավորելի մակարդակում։ Սա է նրա հիմնական տարբերությունը ատոմային ռումբից, որտեղ միջուկային քայքայման գործընթացը անկառավարելի է և ընթանում է արագ տեմպերով, հզոր պայթյունի տեսքով։

Ինչ է տեղի ունեցել Չեռնոբիլի ատոմակայանում

1986 թվականի ապրիլին Չեռնոբիլի ատոմակայանում տեղի ունեցած աղետի հիմնական պատճառներից մեկը 4-րդ էներգաբլոկի ընթացիկ սպասարկման գործընթացում շահագործման անվտանգության կանոնների կոպիտ խախտումն էր: Այնուհետեւ միջուկից միաժամանակ հանվել է 203 գրաֆիտի ձող՝ կանոնակարգով թույլատրված 15-ի փոխարեն։ Արդյունքում սկսված անվերահսկելի շղթայական ռեակցիան ավարտվել է ջերմային պայթյունով և էներգաբլոկի ամբողջական ոչնչացմամբ։

Նոր սերնդի ռեակտորներ

Վերջին տասնամյակում Ռուսաստանը դարձել է միջուկային էներգիայի համաշխարհային առաջատարներից մեկը: Այս պահին «Ռոսատոմ» պետական ​​կորպորացիան ատոմակայաններ է կառուցում 12 երկրներում, որտեղ կառուցվում է 34 էներգաբլոկ։ Նման բարձր պահանջարկը վկայում է ժամանակակից ռուսական միջուկային տեխնոլոգիաների բարձր մակարդակի մասին։ Հաջորդը 4-րդ սերնդի նոր ռեակտորներն են:

«Բրեստ»

Դրանցից մեկը Բրեստն է, որը մշակվում է Breakthrough նախագծի շրջանակներում։ Ներկայիս բաց ցիկլային համակարգերն աշխատում են ցածր հարստացված ուրանի վրա՝ թողնելով մեծ քանակությամբ ծախսված վառելիք, որը պետք է ահռելի գնով հեռացվի: «Բրեստ»՝ արագ նեյտրոնային ռեակտորը եզակի է փակ ցիկլում։

Դրանում օգտագործված վառելիքը արագ նեյտրոնային ռեակտորում համապատասխան մշակումից հետո կրկին դառնում է լիարժեք վառելիք, որը կարող է հետ բեռնվել նույն կայանք։

Բրեստն առանձնանում է անվտանգության բարձր մակարդակով։ Այն երբեք չի «պայթի» նույնիսկ ամենալուրջ վթարի ժամանակ, այն շատ խնայող է և էկոլոգիապես մաքուր, քանի որ վերօգտագործում է իր «նորացված» ուրանը։ Այն չի կարող օգտագործվել նաև զենքի համար նախատեսված պլուտոնիում արտադրելու համար, ինչը բացում է դրա արտահանման ամենալայն հեռանկարները:

VVER-1200

VVER-1200-ը 3+ սերնդի նորարարական ռեակտոր է՝ 1150 ՄՎտ հզորությամբ։ Իր յուրահատուկ տեխնիկական հնարավորությունների շնորհիվ այն ունի գրեթե բացարձակ գործառնական անվտանգություն։ Ռեակտորը առատորեն հագեցած է պասիվ անվտանգության համակարգերով, որոնք կաշխատեն նույնիսկ ավտոմատ ռեժիմում էլեկտրամատակարարման բացակայության դեպքում։

Դրանցից մեկը ջերմահեռացման պասիվ համակարգն է, որն ավտոմատ կերպով միանում է, երբ ռեակտորն ամբողջությամբ անջատվում է էներգիայից: Այս դեպքում տրամադրվում են վթարային հիդրավլիկ տանկեր: Առաջնային շղթայում ճնշման աննորմալ անկման դեպքում ռեակտորին մատակարարվում է բոր պարունակող մեծ քանակությամբ ջուր, որը մարում է միջուկային ռեակցիան և կլանում նեյտրոնները։

Մեկ այլ նոու-հաու գտնվում է պարունակության ստորին մասում՝ հալոցի «ծուղակը»: Եթե, այնուամենայնիվ, վթարի հետևանքով միջուկը «արտահոսում» է, «թակարդը» թույլ չի տա, որ պարունակությունը փլվի և կանխի ռադիոակտիվ արտադրանքի ներթափանցումը գետնին։

Ատոմային էլեկտրակայանը և դրա սարքավորումը.

Ատոմային էլեկտրակայան (ԱԷԿ)միջուկային կայանք է, որի նպատակն է էլեկտրաէներգիա արտադրել։

- վերաբեռնման մեքենա վառելիք(բեռնման մեքենա):

Այս սարքավորումների շահագործումը վերահսկվում է անձնակազմի կողմից՝ օպերատորների կողմից, որոնք այդ նպատակով օգտագործում են բլոկի կառավարման վահանակ:

Ռեակտորի հիմնական տարրը բետոնե լիսեռում տեղակայված գոտին է: Այն նաև ապահովում է համակարգ, որն ապահովում է հսկողության և պաշտպանիչ գործառույթներ. նրա օգնությամբ դուք կարող եք ընտրել այն ռեժիմը, որով պետք է տեղի ունենա վերահսկվող տրոհման շղթայական ռեակցիան։ Համակարգն ապահովում է նաև արտակարգ իրավիճակների պաշտպանություն, որը թույլ է տալիս արագ դադարեցնել արձագանքը արտակարգ իրավիճակների դեպքում։

Երկրորդ մասնաշենքում ատոմակայանկա տուրբինային սրահ, որտեղ գտնվում են տուրբինն ու գոլորշու գեներատորները։ Բացի այդ, կա շենք, որտեղ միջուկային վառելիքը վերաբեռնվում է, իսկ օգտագործված միջուկային վառելիքը պահվում է հատուկ նախագծված լողավազաններում։

-ի տարածքում ատոմակայանգտնվում են կոնդենսատորներ, ինչպես նաև հովացման աշտարակներ, հովացման ավազան և լակի ավազան, որոնք հանդիսանում են շրջանառվող հովացման համակարգի բաղադրիչներ։ Սառեցման աշտարակները բետոնից պատրաստված աշտարակներ են և ունեն կտրված կոնի ձև. բնական կամ արհեստական ​​ջրամբարը կարող է ծառայել որպես լճակ։ ատոմակայանհագեցած է իր տարածքի սահմաններից դուրս տարածվող բարձրավոլտ էլեկտրահաղորդման գծերով։

Կառուցելով աշխարհում առաջինը ատոմակայանմեկնարկել է 1950 թվականին Ռուսաստանում և ավարտվել չորս տարի անց։ Ծրագրի իրականացման համար ընտրվել է գյուղամերձ տարածք։ Օբնինսկի (Կալուգայի շրջան).

Այնուամենայնիվ, էլեկտրաէներգիան առաջին անգամ արտադրվել է Ամերիկայի Միացյալ Նահանգներում 1951 թվականին; դրա ստացման առաջին հաջող դեպքը գրանցվել է Այդահո նահանգում։

Արտադրության ոլորտում էլեկտրաէներգիաԱռաջատարը Միացյալ Նահանգներն է՝ տարեկան արտադրվող ավելի քան 788 միլիարդ կՎտ/ժ էլեկտրաէներգիայով։ Արտադրանքի ծավալով առաջատարների ցանկում են նաև Ֆրանսիան, Ճապոնիան, Գերմանիան և Ռուսաստանը։

Ատոմակայանի շահագործման սկզբունքը.

Էներգիան առաջանում է օգտագործելով ռեակտորորտեղ տեղի է ունենում միջուկային տրոհում։ Այս դեպքում ծանր միջուկը քայքայվում է երկու բեկորների, որոնք, լինելով շատ գրգռված վիճակում, արտանետում են նեյտրոններ (և այլ մասնիկներ)։ Նեյտրոններն իրենց հերթին առաջացնում են նոր տրոհման գործընթացներ, որոնց արդյունքում էլ ավելի շատ նեյտրոններ են արտանետվում։ Այս շարունակական քայքայման գործընթացը կոչվում է միջուկային շղթայական ռեակցիա, որի բնորոշ հատկանիշը մեծ քանակությամբ էներգիայի արտազատումն է։ Այս էներգիայի արտադրությունը աշխատանքի նպատակն է։ ատոմակայան(Ատոմակայան):

Արտադրության գործընթացը ներառում է հետևյալ քայլերը.

1. 1. միջուկային էներգիայի փոխակերպումը ջերմային էներգիայի.
2. 2. ջերմային էներգիայի փոխակերպումը մեխանիկականի.
3. 3. մեխանիկական էներգիայի փոխակերպումը էլեկտրական էներգիայի.

Առաջին փուլում ներս ռեակտորմիջուկը բեռնվում է վառելիք(ուրան-235) վերահսկվող շղթայական ռեակցիա սկսելու համար: Վառելիքն արտազատում է ջերմային կամ դանդաղ նեյտրոններ, ինչը հանգեցնում է զգալի քանակությամբ ջերմության արտազատմանը։ Ռեակտորի միջուկից ջերմությունը հեռացնելու համար օգտագործվում է հովացուցիչ նյութ, որն անցնում է միջուկի ամբողջ ծավալով։ Այն կարող է լինել հեղուկ կամ գազային տեսքով։ Ստացված ջերմային էներգիան ապագայում ծառայում է գոլորշու գեներատորում (ջերմափոխանակիչ) գոլորշու առաջացմանը։

Երկրորդ փուլում գոլորշին մատակարարվում է տուրբոգեներատորին: Այստեղ գոլորշու ջերմային էներգիան վերածվում է մեխանիկական էներգիայի՝ տուրբինի պտտման էներգիայի։

Երրորդ փուլում գեներատորի օգնությամբ տուրբինի պտույտի մեխանիկական էներգիան վերածվում է էլեկտրական էներգիայի, որն այնուհետև ուղարկվում է սպառողներին։

Ատոմակայանների դասակարգում.

Ատոմակայաններդասակարգվում են ըստ դրանցում գործող ռեակտորների տեսակի։ Ատոմակայանների երկու հիմնական տեսակ կա.

- ջերմային նեյտրոններ օգտագործող ռեակտորներով (ճնշումային-ջրի միջուկային ռեակտոր, եռացող ջրի ռեակտոր, ծանր ջրի միջուկային ռեակտոր, գրաֆիտ-գազ). միջուկայինռեակտոր, գրաֆիտ-ջրային միջուկային ռեակտոր և այլն ջերմային նեյտրոնային ռեակտորներ);

– արագ նեյտրոններ օգտագործող ռեակտորներով (արագ նեյտրոնային ռեակտորներ):

Ըստ արտադրվող էներգիայի տեսակի՝ լինում են երկու տեսակ միջուկային էլեկտրակայաններ :

– ատոմակայանէլեկտրաէներգիայի արտադրության համար;

- ATES - միջուկային համակցված ջերմաէլեկտրակայաններ, որոնց նպատակն է արտադրել ոչ միայն էլեկտրական, այլև ջերմային էներգիա։

Ատոմակայանի մեկ, երկու և երեք օղակով ռեակտորներ.

Ռեակտոր ատոմակայանայն կարող է լինել մեկ, երկու կամ երեք միացում, ինչը արտացոլված է հովացուցիչ նյութի գործողության սխեմայում, այն կարող է ունենալ համապատասխանաբար մեկ, երկու կամ երեք սխեման: Մեր երկրում առավել տարածված են կրկնակի շղթայի ջրով հովացվող ուժային ռեակտորներով (VVER) հագեցած կայանները։ Ռոսստատի տվյալներով՝ ներկայումս 4-ն է ատոմակայան 1 օղակի ռեակտորներով, 5-ը՝ 2 օղակով և մեկը՝ 3 օղակով ռեակտորներով։

Ատոմակայաններ մեկ օղակով ռեակտորով.

Ատոմակայաններայս տեսակի - մեկ օղակով ռեակտորով հագեցած են RBMK-1000 տիպի ռեակտորներով: Բլոկում տեղակայված է ռեակտոր, երկու կոնդենսացիոն տուրբիններ և երկու գեներատորներ: Ռեակտորի բարձր աշխատանքային ջերմաստիճանները թույլ են տալիս նրան միաժամանակ կատարել գոլորշու գեներատորի գործառույթը, ինչը հնարավորություն է տալիս օգտագործել մեկ օղակի սխեմա: Վերջինիս առավելությունը գործելու համեմատաբար պարզ սկզբունքն է, սակայն, իր առանձնահատկությունների պատճառով, բավականին դժվար է պաշտպանություն ապահովել: ճառագայթում. Դա պայմանավորված է նրանով, որ այս սխեման կիրառելիս բլոկի բոլոր տարրերը ենթարկվում են ռադիոակտիվ ճառագայթման:

Շրջանցիկ ռեակտորով ատոմակայաններ.

Երկու շղթայի սխեման օգտագործվում է ատոմակայան VVER տիպի ռեակտորներով։ Այս կայանների աշխատանքի սկզբունքը հետևյալն է՝ ռեակտորի միջուկին ճնշման տակ մատակարարվում է հովացուցիչ նյութ, որը ջուր է։ Այն տաքացվում է, որից հետո մտնում է ջերմափոխանակիչ (գոլորշու գեներատոր), որտեղ երկրորդական շղթայի ջուրը տաքացնում է մինչև եռալը։ Ճառագայթումն արտանետվում է միայն առաջին շղթայով, երկրորդը չունի ռադիոակտիվ հատկություններ: Բլոկային սարքը ներառում է գեներատոր, ինչպես նաև մեկ կամ երկու կոնդենսացիոն տուրբիններ (առաջին դեպքում՝ հզորությունը տուրբիններկազմում է 1000 մեգավատ, երկրորդում՝ 2 x 500 մեգավատ)։

Շրջանցիկ ռեակտորների ոլորտում առաջադեմ զարգացումը Rosenergoatom կոնցեռնի կողմից առաջարկված VVER-1200 մոդելն է։ Այն մշակվել է VVER-1000 ռեակտորի մոդիֆիկացիաների հիման վրա, որոնք արտադրվել են 1990-ականներին արտերկրի պատվերով։ իսկ ընթացիկ հազարամյակի առաջին տարիներին։ Նոր մոդելը բարելավում է նախորդի բոլոր պարամետրերը և նախատեսում է լրացուցիչ անվտանգության համակարգեր՝ նվազեցնելու ռեակտորի ճնշված հատվածից ռադիոակտիվ ճառագայթման վտանգը: Նոր մշակումն ունի մի շարք առավելություններ՝ դրա հզորությունը 20%-ով բարձր է նախորդ մոդելի համեմատ, հզորության գործակիցը հասնում է 90%-ի, այն կարողանում է աշխատել մեկուկես տարի առանց ծանրաբեռնվածության։ վառելիք(սովորական ժամկետները 1 տարի են), գործառնական ժամկետը՝ 60 տարի։

Ատոմային էլեկտրակայաններ երեք օղակով ռեակտորով.

Երեք շղթայի սխեման օգտագործվում է ատոմակայաններ BN տիպի ռեակտորներով («արագ նատրիում»)։ Նման ռեակտորների աշխատանքը հիմնված է արագ նեյտրոնների վրա, ռադիոակտիվ հեղուկ նատրիումը օգտագործվում է որպես հովացուցիչ նյութ։ Ջրի հետ շփումը բացառելու համար ռեակտորի նախագծումը նախատեսում է լրացուցիչ միացում, որն օգտագործում է նատրիում առանց ռադիոակտիվ հատկությունների. սա ապահովում է երեք շղթայական տիպի միացում:

Անցյալ դարի 80-90-ական թվականներին մշակված ժամանակակից 3 հանգույց BN-800 ռեակտորը Ռուսաստանին ապահովեց առաջատար դիրք արագ ռեակտորների արտադրության մեջ։ Դրա հիմնական առանձնահատկությունը պաշտպանությունն է ներսից կամ դրսից բխող ազդեցություններից: Այս մոդելը նվազագույնի է հասցնում վթարի վտանգը, երբ միջուկը հալվում է և պլուտոնիում է արտանետվում ճառագայթված միջուկային վառելիքի վերամշակման ժամանակ:

Քննարկվող ռեակտորում կարող են օգտագործվել տարբեր տեսակի վառելիք՝ սովորական ուրանի օքսիդով կամ MOX վառելիքով, որը հիմնված է ուրանի և

Ատոմակայանի և սովորական վառելիք այրող էլեկտրակայանների (ածուխ, գազ, մազութ, տորֆ) շահագործման սկզբունքը նույնն է՝ արտանետվող ջերմության պատճառով ջուրը վերածվում է գոլորշու, որը ճնշման տակ մատակարարվում է տուրբին։ և պտտում է այն: Տուրբինն իր հերթին ռոտացիա է փոխանցում էլեկտրական հոսանքի գեներատորին, որը ռոտացիայի մեխանիկական էներգիան վերածում է էլեկտրական էներգիայի, այսինքն՝ առաջացնում է հոսանք։ ՋԷԿ-երի դեպքում ջրի վերածումը գոլորշու տեղի է ունենում ածուխի, գազի և այլնի այրման էներգիայի, ատոմակայանների դեպքում՝ ուրանի-235 միջուկի տրոհման էներգիայի շնորհիվ։

Միջուկային տրոհման էներգիան ջրի գոլորշու էներգիայի վերածելու համար օգտագործվում են տարբեր տեսակի կայանքներ, որոնք կոչվում են. միջուկային էներգիայի ռեակտորներ (տեղակայանքներ).Ուրանը սովորաբար օգտագործվում է երկօքսիդի տեսքով՝ U0 2:

Ուրանի օքսիդը, որպես հատուկ կառուցվածքների մաս, տեղադրվում է մոդերատորի մեջ՝ մի նյութ, որի հետ նեյտրոնները արագորեն կորցնում են էներգիան (դանդաղում): Այդ նպատակների համար այն օգտագործվում է ջուր կամ գրաֆիտ -համապատասխանաբար, ռեակտորները կոչվում են ջուր կամ գրաֆիտ:

Էներգիան (այլ կերպ ասած՝ ջերմություն) միջուկից տուրբին փոխանցելու համար օգտագործվում է հովացուցիչ նյութ. ջուր, հեղուկ մետաղ(օրինակ՝ նատրիում) կամ գազ(օրինակ՝ օդ կամ հելիում): Հովացուցիչ նյութը լվանում է տաքացած հերմետիկ կառույցները դրսից, որոնց ներսում տեղի է ունենում տրոհման ռեակցիան։ Արդյունքում հովացուցիչ նյութը տաքանում է և, շարժվելով հատուկ խողովակներով, փոխանցում է էներգիա (սեփական ջերմության տեսքով): Ջեռուցվող հովացուցիչ նյութը օգտագործվում է գոլորշու ստեղծման համար, որը մատակարարվում է տուրբինին բարձր ճնշման տակ:

Նկ.G.1.ԱԷԿ-ի սխեմատիկ դիագրամ՝ 1 - միջուկային ռեակտոր, 2 - շրջանառության պոմպ, 3 - ջերմափոխանակիչ, 4 - տուրբին, 5 - էլեկտրական հոսանքի գեներատոր

Գազային հովացուցիչ նյութի դեպքում այս փուլը բացակայում է, և ջեռուցվող գազը սնվում է անմիջապես տուրբինին:

Ռուսական (խորհրդային) ատոմային էներգիայի արդյունաբերությունում լայն տարածում են գտել երկու տեսակի ռեակտորներ՝ այսպես կոչված Բարձր էներգիայի ալիքի ռեակտորը (RBMK) և ճնշման տակ գտնվող ջրի էներգիայի ռեակտորը (VVER): RBKM-ի օրինակով մենք մի փոքր ավելի մանրամասն կդիտարկենք ատոմակայանների շահագործման սկզբունքը։

RBMK

RBMK-ն էլեկտրաէներգիայի աղբյուր է 1000 ՄՎտ հզորությամբ, որն արտացոլում է մուտքը RBMK-1000.Ռեակտորը տեղադրված է երկաթբետոնե լիսեռի մեջ հատուկ կրող կառուցվածքի վրա: Նրա շուրջը, վերևում և ներքևում գտնվում է կենսաբանական պաշտպանություն(պաշտպանություն իոնացնող ճառագայթումից): Լցնում է ռեակտորի միջուկը գրաֆիտային որմնադրություն(այսինքն՝ որոշակի ձևով ծալված 25x25x50 սմ գրաֆիտի բլոկներ)՝ գլանաձև։ Ամբողջ բարձրությամբ ուղղահայաց անցքեր են արվում (նկ. Գ.2.): Նրանց մեջ տեղադրվում են մետաղական խողովակներ, որոնք կոչվում են ալիքներ(այստեղից էլ՝ «ալիք» անվանումը): Կապուղիներում տեղադրվում են կա՛մ վառելիքով կառուցվածքներ (TVEL՝ վառելիքի տարր), կա՛մ ռեակտորը կառավարելու ձողեր։ Առաջինները կոչվում են վառելիքի ալիքներ,երկրորդ - հսկողության և պաշտպանության ուղիները:Յուրաքանչյուր ալիք անկախ կնքված կառուցվածք է:Ռեակտորը կառավարվում է նեյտրոններ ներծծող ձողեր խողովակի մեջ ընկղմելով (այս նպատակով օգտագործվում են այնպիսի նյութեր, ինչպիսիք են կադմիումը, բորը և եվրոպիումը): Որքան խորը նման ձողը մտնում է միջուկ, այնքան ավելի շատ նեյտրոններ են ներծծվում, հետևաբար, տրոհվող միջուկների թիվը նվազում է, և էներգիայի արտազատումը նվազում է: Համապատասխան մեխանիզմների համալիրը կոչվում է վերահսկման և պաշտպանության համակարգ (CPS):

Նկ.G.2. RBMK սխեմա.

Ջուրը յուրաքանչյուր վառելիքի ալիքին մատակարարվում է ներքևից, որը ռեակտորին մատակարարվում է հատուկ հզոր պոմպով. այն կոչվում է. հիմնական շրջանառության պոմպ (MCP):Վառելիքի հավաքները լվանալով, ջուրը եռում է, և ալիքի ելքի մոտ ձևավորվում է գոլորշու-ջուր խառնուրդ: Նա ներս է մտնում բաժանարար թմբուկ (BS)- սարք, որը թույլ է տալիս անջատել (առանձնացնել) չոր գոլորշին ջրից: Առանձնացված ջուրը հիմնական շրջանառության պոմպի միջոցով հետ է ուղարկվում ռեակտոր, դրանով իսկ փակելով միացում «ռեակտոր - թմբուկ-բաժանարար - SSC - ռեակտոր»: Այն կոչվում է բազմակի հարկադիր շրջանառության միացում (KMPTS): RBMK-ում կան երկու նման սխեմաներ:

RBMK-ի շահագործման համար անհրաժեշտ ուրանի օքսիդի քանակը կազմում է մոտ 200 տոննա (դրանք օգտագործելիս արտազատվում է նույն էներգիան, ինչ մոտ 5 մլն տոննա ածուխ այրելիս)։ Վառելիքը ռեակտորում «աշխատում է» 3-5 տարի։

Հովացուցիչ նյութը գտնվում է փակ օղակ,մեկուսացված է արտաքին միջավայրից՝ բացառելով որևէ նշանակալի ճառագայթային աղտոտում: Դա հաստատում են ատոմակայանի շուրջ ռադիացիոն իրավիճակի ուսումնասիրությունները՝ ինչպես հենց կայանների ծառայությունների, այնպես էլ կարգավորող մարմինների, բնապահպանների և միջազգային կազմակերպությունների կողմից։

Սառեցման ջուրը գալիս է կայանի մոտ գտնվող ջրամբարից։ Միևնույն ժամանակ, ընդունված ջուրն ունի բնական ջերմաստիճան, և ջրամբար վերադարձող ջուրը մոտավորապես 10 ° C-ով բարձր է: Ջեռուցման ջերմաստիճանի վերաբերյալ կան խիստ կանոնակարգեր, որոնք էլ ավելի են խստացվում՝ հաշվի առնելով տեղական էկոհամակարգերը, սակայն ջրամբարի այսպես կոչված «ջերմային աղտոտումը», հավանաբար, ատոմակայաններից ամենաէական բնապահպանական վնասն է: Այս թերությունը հիմնարար և անհաղթահարելի չէ։ Դրանից խուսափելու համար սառեցնող լճակների հետ միասին (կամ դրանց փոխարեն), հովացուցիչ աշտարակներ.Դրանք հսկայական կառույցներ են՝ մեծ տրամագծով կոնաձև խողովակների տեսքով։ Սառեցնող ջուրը կոնդենսատորում տաքանալուց հետո սնվում է բազմաթիվ խողովակների մեջ, որոնք գտնվում են հովացման աշտարակի ներսում: Այս խողովակներն ունեն փոքր անցքեր, որոնց միջով ջուրը դուրս է հոսում` ստեղծելով «հսկա ցնցուղ» հովացման աշտարակի ներսում: Ընկնող ջուրը սառչում է մթնոլորտային օդով և հավաքվում լողավազանի հովացման աշտարակի տակ, որտեղից այն տարվում է կոնդենսատորը սառեցնելու համար։ Սառեցնող աշտարակի վերեւում ջրի գոլորշիացման արդյունքում առաջանում է սպիտակ ամպ։

Ատոմակայաններից ռադիոակտիվ արտանետումներ 1-2 պատվերառավելագույն թույլատրելի (այսինքն՝ ընդունելի անվտանգ) արժեքներից ցածր և ռադիոնուկլիդների կոնցենտրացիան ԱԷԿ-ի տարածքներում միլիոնավոր անգամ պակաս MPC-ից և տասնյակ հազարավոր անգամ ավելի քիչ, քան ռադիոակտիվության բնական մակարդակը:

ԱԷԿ-ի շահագործման ընթացքում միջավայր մտնող ռադիոնուկլիդները հիմնականում տրոհման արտադրանք են: Դրանց հիմնական մասը կազմում են իներտ ռադիոակտիվ գազերը (IRG), որոնք ունեն կարճ ժամանակահատվածներ կես կյանքև, հետևաբար, շոշափելի ազդեցություն չունեն շրջակա միջավայրի վրա (նրանք քայքայվում են մինչև գործելու ժամանակ ունենալը): Բացի տրոհման արտադրանքներից, արտանետումների մի մասը ակտիվացման արտադրանք են (նեյտրոնների ազդեցության տակ կայուն ատոմներից առաջացած ռադիոնուկլիդներ): Ճառագայթման ազդեցության առումով նշանակալի են երկարակյաց ռադիոնուկլիդներ(JN, հիմնական դոզան ձևավորող ռադիոնուկլիդներն են ցեզիում-137, ստրոնցիում-90, քրոմ-51, մանգան-54, կոբալտ-60) և յոդի ռադիոիզոտոպներ(հիմնականում յոդ-131): Միևնույն ժամանակ, նրանց մասնաբաժինը ԱԷԿ-ի արտանետումներում չափազանց աննշան է և կազմում է տոկոսի հազարերորդական մասը։

Ըստ 1999 թվականի արդյունքների՝ իներտ ռադիոակտիվ գազերի առումով ատոմակայաններից ռադիոնուկլիդների արտանետումները չեն գերազանցել ուրան-գրաֆիտ ռեակտորների համար թույլատրելի արժեքների 2,8%-ը և VVER-ի և BN-ի 0,3%-ը: Երկարակյաց ռադիոնուկլիդների դեպքում արտանետումները չեն գերազանցել ուրան-գրաֆիտային ռեակտորների համար թույլատրելի արտանետումների 1,5%-ը և VVER-ի և BN-ի 0,3%-ը, յոդ-131-ի դեպքում՝ համապատասխանաբար, 1,6%-ը և 0,4%-ը:

Միջուկային էներգիայի օգտին կարևոր փաստարկ է վառելիքի կոմպակտությունը։ Կլորացված գնահատականները հետևյալն են. 1 կգ վառելափայտից կարող է արտադրվել 1 կՎտժ էլեկտրաէներգիա, 1 կգ ածուխից՝ 3 կՎտժ, 1 կգ նավթից՝ 4 կՎտժ, և 1 կգ միջուկային վառելիքից (ցածր հարստացված ուրան)՝ 300,000 կՎտժ։ ժ.

ԲԱՅՑ թուլացած էներգաբլոկ 1 ԳՎտ հզորությունը տարեկան սպառում է մոտավորապես 30 տոննա ցածր հարստացված ուրան (այսինքն՝ մոտավորապես տարեկան մեկ մեքենա):ապահովել նույն հզորության գործունեության մեկ տարին ածուխի էլեկտրակայանանհրաժեշտ է մոտ 3 մլն տոննա ածուխ (այսինքն՝ մոտ օրական հինգ գնացք).

Երկարակյաց ռադիոնուկլիդների արտազատումներ ածուխով կամ նավթով աշխատող էլեկտրակայաններմիջին հաշվով 20-50 (իսկ որոշ գնահատականներով՝ 100) անգամ նույն հզորության ատոմակայաններից։

Ածուխը և այլ հանածո վառելիքները պարունակում են կալիում-40, ուրան-238, թորիում-232, որոնցից յուրաքանչյուրի հատուկ ակտիվությունը տատանվում է մի քանի միավորից մինչև մի քանի հարյուր Bq/kg (և, համապատասխանաբար, նրանց ռադիոակտիվ շարքի այնպիսի անդամներ, ինչպիսիք են ռադիում-226-ը: , ռադիում -228, կապար-210, պոլոնիում-210, ռադոն-222 և այլ ռադիոնուկլիդներ): Կենսոլորտից մեկուսացված երկրագնդի ժայռի հաստությամբ, երբ այրվում են ածուխը, նավթը և գազը, դրանք ազատվում են և արտանետվում մթնոլորտ։ Ընդ որում, դրանք հիմնականում ամենավտանգավոր ալֆա-ակտիվ նուկլիդներն են ներքին ազդեցության տեսանկյունից։ Եվ չնայած ածխի բնական ռադիոակտիվությունը սովորաբար համեմատաբար ցածր է, գումարըարտադրված էներգիայի մեկ միավորի համար այրվող վառելիքը հսկայական է:

Ածխով աշխատող էլեկտրակայանի մոտ ապրող բնակչության ազդեցության չափաբաժնի արդյունքում (ծխի արտանետումների մաքրման աստիճանը 98-99%). ավելինքան ատոմակայանի մոտ բնակչության ազդեցության չափաբաժինները 3-5 անգամ.

Բացի մթնոլորտ արտանետումներից, պետք է հաշվի առնել, որ այն վայրերում, որտեղ կենտրոնացված են ածխի գործարանների թափոնները, նկատվում է ճառագայթային ֆոնի զգալի աճ, ինչը կարող է հանգեցնել առավելագույն թույլատրելի չափաբաժինների գերազանցմանը: Ածխի բնական ակտիվության մի մասը կենտրոնացած է մոխրի մեջ, որը հսկայական քանակությամբ կուտակվում է էլեկտրակայաններում։ Միաժամանակ Կանսկո-Աչինսկ հանքավայրի մոխրի նմուշներում նկատվում են ավելի քան 400 Bq/kg մակարդակներ: Դոնբասի ածուխից թռչող մոխրի ռադիոակտիվությունը գերազանցում է 1000 բք/կգ։ Եվ այդ թափոնները մեկուսացված չեն շրջակա միջավայրից։ Ածխի այրումից մեկ ԳՎտ տարվա էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը շրջակա միջավայր է արտանետում հարյուրավոր GBq ակտիվություն (հիմնականում ալֆա):

Նման հասկացությունները, ինչպիսիք են «նավթի և գազի ճառագայթման որակը», համեմատաբար վերջերս սկսեցին լուրջ ուշադրություն գրավել, մինչդեռ դրանցում բնական ռադիոնուկլիդների պարունակությունը (ռադիում, թորիում և այլն) կարող է հասնել զգալի արժեքների: Օրինակ, բնական գազում ռադոն-222-ի ծավալային ակտիվությունը միջինում կազմում է 300-ից մինչև 20,000 Bq/m3, առավելագույն արժեքներով մինչև 30,000-50,000, իսկ Ռուսաստանը տարեկան արդյունահանում է գրեթե 600 միլիարդ նման խորանարդ մետր:

Այնուամենայնիվ, հարկ է նշել, որ ինչպես ատոմակայաններից, այնպես էլ ՋԷԿ-ից ռադիոակտիվ արտանետումները չեն հանգեցնում հանրային առողջության նկատելի հետեւանքների։ Նույնիսկ ածուխով աշխատող էլեկտրակայանների համար սա երրորդ կարգի բնապահպանական գործոն է, որն իր նշանակությամբ զգալիորեն ցածր է մյուսներից՝ քիմիական և աերոզոլային արտանետումներ, թափոններ և այլն։

ՀԱՎԵԼՎԱԾ Հ

Քսաներորդ դարի կեսերին մարդկության լավագույն մտքերը քրտնաջան աշխատում էին միանգամից երկու խնդիրների վրա՝ ատոմային ռումբի ստեղծման և նաև այն մասին, թե ինչպես կարելի է ատոմի էներգիան օգտագործել խաղաղ նպատակներով: Ուրեմն հայտնվեց աշխարհում առաջինը, ի՞նչ սկզբունքով են աշխատում ատոմակայանները։ Իսկ աշխարհում որտեղ են գտնվում այդ էլեկտրակայաններից ամենամեծը:

Միջուկային էներգիայի պատմություն և առանձնահատկություններ

«Էներգիան ամեն ինչի գլուխն է»՝ այսպես կարելի է վերափոխել հայտնի ասացվածքը՝ հաշվի առնելով 21-րդ դարի օբյեկտիվ իրողությունները։ Տեխնոլոգիական առաջընթացի յուրաքանչյուր նոր փուլի հետ մարդկությունը դրա ավելացող քանակի կարիքն ունի: Այսօր «խաղաղ ատոմի» էներգիան ակտիվորեն օգտագործվում է տնտեսության և արտադրության մեջ, և ոչ միայն էներգետիկ ոլորտում։

Այսպես կոչված ատոմակայաններում արտադրված էլեկտրաէներգիան (որոնց շահագործման սկզբունքն իր բնույթով շատ պարզ է) լայնորեն օգտագործվում է արդյունաբերության, տիեզերական հետազոտության, բժշկության և գյուղատնտեսության մեջ։

Միջուկային էներգիան ծանր արդյունաբերության ճյուղ է, որն ատոմի կինետիկ էներգիայից ստանում է ջերմություն և էլեկտրաէներգիա։

Ե՞րբ են հայտնվել առաջին ատոմակայանները։ Խորհրդային գիտնականները դեռ 40-ականներին ուսումնասիրել են նման էլեկտրակայանների շահագործման սկզբունքը։ Ի դեպ, զուգահեռաբար նրանք հայտնագործեցին նաև առաջին ատոմային ռումբը։ Այսպիսով, ատոմը միաժամանակ և՛ «խաղաղ» էր, և՛ մահացու։

1948-ին Ի.Վ. Կուրչատովն առաջարկեց խորհրդային կառավարությանը սկսել ուղղակի աշխատանքներ իրականացնել ատոմային էներգիայի արդյունահանման ուղղությամբ: Երկու տարի անց Խորհրդային Միությունում (Կալուգայի մարզի Օբնինսկ քաղաքում) սկսվեց մոլորակի վրա առաջին ատոմակայանի կառուցումը։

Բոլորի գործողության սկզբունքը նման է, և դա բոլորովին դժվար չէ հասկանալ։ Սա կքննարկվի հետագա:

ԱԷԿ. շահագործման սկզբունքը (լուսանկար և նկարագրություն)

Ցանկացած աշխատանքի հիմքում ընկած է հզոր ռեակցիա, որը տեղի է ունենում ատոմի միջուկի բաժանման ժամանակ: Այս գործընթացում առավել հաճախ ներգրավված են ուրանի-235 կամ պլուտոնիումի ատոմները: Ատոմների միջուկը բաժանում է նեյտրոնը, որը նրանց մեջ մտնում է դրսից։ Այս դեպքում առաջանում են նոր նեյտրոններ, ինչպես նաև տրոհման բեկորներ, որոնք ունեն հսկայական կինետիկ էներգիա։ Հենց այդ էներգիան է ցանկացած ատոմակայանի գործունեության հիմնական ու առանցքային արդյունքը։

Ահա թե ինչպես կարելի է բնութագրել ատոմակայանի ռեակտորի աշխատանքի սկզբունքը։ Հաջորդ լուսանկարում կարող եք տեսնել, թե ինչ տեսք ունի այն ներսից։

Միջուկային ռեակտորների երեք հիմնական տեսակ կա.

• բարձր հզորության ալիքի ռեակտոր (կրճատ՝ RBMK);
• ճնշման ջրի ռեակտոր (VVER);
• արագ նեյտրոնային ռեակտոր (FN):

Առանձին-առանձին արժե նկարագրել ատոմակայանների շահագործման սկզբունքը որպես ամբողջություն: Ինչպես է այն աշխատում, կքննարկվի հաջորդ հոդվածում։

Ատոմակայանների շահագործման սկզբունքը (գծապատկեր)

Աշխատում է որոշակի պայմաններում և խիստ սահմանված ռեժիմներում: Բացի (մեկից կամ մի քանիսից) ատոմակայանի կառուցվածքը ներառում է այլ համակարգեր, հատուկ սարքավորումներ և բարձր որակավորում ունեցող անձնակազմ: Ո՞րն է ատոմակայանների շահագործման սկզբունքը: Համառոտ կարելի է նկարագրել այսպես.

Ցանկացած ատոմակայանի հիմնական տարրը միջուկային ռեակտորն է, որում տեղի են ունենում բոլոր հիմնական գործընթացները։ Թե ինչ է կատարվում ռեակտորում, մենք գրել ենք նախորդ բաժնում։ (որպես կանոն, ամենից հաճախ դա ուրան է) փոքր սև հաբերի տեսքով սնվում է այս հսկայական կաթսայի մեջ։

Միջուկային ռեակտորում տեղի ունեցող ռեակցիաների ժամանակ արտազատվող էներգիան վերածվում է ջերմության և փոխանցվում հովացուցիչ նյութին (սովորաբար ջուր): Հարկ է նշել, որ հովացուցիչ նյութը այս գործընթացում ստանում է ճառագայթման որոշակի չափաբաժին:

Այնուհետև, հովացուցիչ նյութից ջերմությունը փոխանցվում է սովորական ջրի (հատուկ սարքերի միջոցով՝ ջերմափոխանակիչներ), որն արդյունքում եռում է։ Ստացված ջրային գոլորշիները շարժում են տուրբինը: Վերջինիս միացված է գեներատոր, որը արտադրում է էլեկտրական էներգիա։

Այսպիսով, ատոմակայանի շահագործման սկզբունքով սա նույն ՋԷԿ-ն է։ Միակ տարբերությունն այն է, թե ինչպես է առաջանում գոլորշին:

Ատոմային էներգիայի աշխարհագրություն

Ատոմային էներգիայի արտադրության ծավալներով առաջատար երկրների հնգյակը հետևյալն է.

1. Ֆրանսիա.
2. Ճապոնիա.
3. Ռուսաստան.
4. Հարավային Կորեա.

Միևնույն ժամանակ, Ամերիկայի Միացյալ Նահանգները, արտադրելով տարեկան մոտ 864 միլիարդ կՎտժ, արտադրում է մոլորակի ողջ էլեկտրաէներգիայի մինչև 20%-ը։

Աշխարհում ատոմակայաններ շահագործող 31 պետություն կա։ Մոլորակի բոլոր մայրցամաքներից միայն երկուսը (Անտարկտիդան և Ավստրալիան) են լիովին զերծ միջուկային էներգիայից:

Այսօր աշխարհում գործում է 388 միջուկային ռեակտոր։ Ճիշտ է, նրանցից 45-ը մեկուկես տարի է, ինչ էլեկտրաէներգիա չի արտադրում։ Միջուկային ռեակտորների մեծ մասը գտնվում է Ճապոնիայում և ԱՄՆ-ում։ Նրանց ամբողջական աշխարհագրությունը ներկայացված է հետևյալ քարտեզի վրա. Կանաչ գույնով նշված են գործող միջուկային ռեակտորներ ունեցող երկրները, նշված է նաև դրանց ընդհանուր թիվը որոշակի վիճակում։

Ատոմային էներգիայի զարգացումը տարբեր երկրներում

Ընդհանուր առմամբ, 2014 թվականի դրությամբ ատոմային էներգետիկայի զարգացման ընդհանուր անկում է նկատվում։ Նոր միջուկային ռեակտորների կառուցման առաջատարներն են երեք երկրներ՝ Ռուսաստանը, Հնդկաստանը և Չինաստանը։ Բացի այդ, մի շարք պետություններ, որոնք չունեն ատոմակայաններ, ծրագրում են դրանք կառուցել մոտ ապագայում։ Դրանց թվում են Ղազախստանը, Մոնղոլիան, Ինդոնեզիան, Սաուդյան Արաբիան և հյուսիսաֆրիկյան մի շարք երկրներ։

Մյուս կողմից, մի շարք պետություններ ընթացել են ատոմակայանների թվի աստիճանական կրճատման ուղղությամբ։ Դրանց թվում են Գերմանիան, Բելգիան և Շվեյցարիան։ Իսկ որոշ երկրներում (Իտալիա, Ավստրիա, Դանիա, Ուրուգվայ) միջուկային էներգիան օրենսդրական մակարդակով արգելված է։

Ատոմային էներգիայի հիմնական խնդիրները

Էկոլոգիական մեկ կարևոր խնդիր կապված է ատոմային էներգիայի զարգացման հետ։ Սա այսպես կոչված միջավայրն է։ Այսպիսով, շատ փորձագետների կարծիքով, ատոմակայաններն ավելի շատ ջերմություն են արտանետում, քան նույն հզորության ՋԷԿ-երը։ Հատկապես վտանգավոր է ջրերի ջերմային աղտոտումը, որը խաթարում է կենսաբանական օրգանիզմների կյանքը և հանգեցնում ձկների բազմաթիվ տեսակների մահվան։

Ատոմային էներգիայի հետ կապված մեկ այլ սուր խնդիր վերաբերում է ընդհանրապես միջուկային անվտանգությանը։ Առաջին անգամ մարդկությունը լրջորեն մտածեց այս խնդրի մասին 1986 թվականին Չեռնոբիլի աղետից հետո։ Չեռնոբիլի ատոմակայանի շահագործման սկզբունքը շատ չէր տարբերվում մյուս ատոմակայաններից։ Սակայն դա նրան չփրկեց խոշոր և լուրջ վթարից, որը շատ լուրջ հետևանքներ ունեցավ ողջ Արևելյան Եվրոպայի համար։

Ավելին, միջուկային էներգիայի վտանգը չի սահմանափակվում միայն տեխնածին հնարավոր վթարներով։ Այսպիսով, միջուկային թափոնների հեռացման հետ կապված մեծ խնդիրներ են առաջանում։

Միջուկային էներգիայի առավելությունները

Այնուամենայնիվ, ատոմային էներգետիկայի զարգացման կողմնակիցները նշում են նաև ատոմակայանների շահագործման ակնհայտ առավելությունները։ Այսպես, մասնավորապես, Համաշխարհային միջուկային ասոցիացիան վերջերս հրապարակեց իր զեկույցը՝ շատ հետաքրքիր տվյալներով։ Նրա խոսքով, ատոմակայաններում մեկ գիգավատ էլեկտրաէներգիայի արտադրությանն ուղեկցող մարդկային զոհերի թիվը 43 անգամ պակաս է, քան ավանդական ՋԷԿ-երում։

Կան նաև այլ ոչ պակաս կարևոր առավելություններ. Այսինքն:

• էլեկտրաէներգիայի արտադրության ցածր արժեքը;
• միջուկային էներգիայի շրջակա միջավայրի մաքրությունը (բացառությամբ ջրի միայն ջերմային աղտոտման).
• ատոմակայանների՝ վառելիքի մեծ աղբյուրներին խիստ աշխարհագրական հղումի բացակայությունը։

Եզրակացության փոխարեն

1950 թվականին կառուցվել է աշխարհում առաջին ատոմակայանը։ Ատոմակայանների աշխատանքի սկզբունքը ատոմի տրոհումն է նեյտրոնի օգնությամբ։ Այս գործընթացի արդյունքում ահռելի քանակությամբ էներգիա է ազատվում։

Թվում է, թե միջուկային էներգիան բացառիկ բարիք է մարդկության համար։ Սակայն պատմությունը հակառակն է ապացուցել։ Մասնավորապես, երկու խոշոր ողբերգություն՝ 1986 թվականին խորհրդային Չեռնոբիլի ատոմակայանի վթարը և 2011 թվականին ճապոնական Ֆուկուսիմա-1 ատոմակայանի վթարը, ցույց տվեցին «խաղաղ» ատոմի վտանգը։ Եվ այսօր աշխարհի շատ երկրներ սկսեցին մտածել միջուկային էներգիայի մասնակի կամ նույնիսկ ամբողջական մերժման մասին։