JE: princip činnosti, rysy, historie a zajímavosti

Jedním z nejvíce globálních problémů lidstva je energie. Občanská infrastruktura, průmysl, ozbrojené síly - to vše vyžaduje obrovské množství elektřiny a pro její výrobu je každoročně přiděleno množství nerostných surovin. Problém je v tom, že tyto zdroje nejsou nekonečné a nyní, zatímco situace je víceméně stabilní, musíte přemýšlet o budoucnosti. Velké naděje byly připoutány na alternativní čistou elektřinu, ale jak ukazuje praxe, konečný výsledek není zdaleka žádoucí. Náklady na solární nebo větrnou energii jsou obrovské a množství energie je minimální. A právě proto jaderné elektrárny považována za nejslibnější možnost dalšího rozvoje.

Historie JE

První myšlenky o využívání atomu k výrobě elektřiny se objevily v SSSR kolem 40. let 20. století, téměř 10 let před vytvořením vlastního zbraní hromadného ničení na tomto základě. V roce 1948 byl vyvinut princip fungování jaderných elektráren a současně se poprvé na světě ukázalo, že napájí zařízení z atomové energie. V roce 1950 Spojené státy dokončily výstavbu malého jaderného reaktoru, který v té době mohl být považován za jedinou elektrárnu na tomto typu planety. Je pravda, že byl experimentální a dal jen 800 wattů moci. Současně SSSR položil základy první světové jaderné elektrárny, ačkoli po jeho uvedení do provozu ještě nevyráběla elektřinu v průmyslovém měřítku. Tento reaktor byl více využíván ke zdokonalení technologie.

Od té chvíle začala masivní výstavba jaderných elektráren po celém světě. Vedle tradičních vůdců této "rasy", USA a SSSR se první reaktory objevily v:

• 1956 - Velká Británie.
• 1959 - Francie.
• 1961 - Německo.
• 1962 - Kanada.
• 1964 - Švédsko.
• 1966 - Japonsko.

Počet vybudovaných jaderných elektráren se neustále zvyšoval až po katastrofě v Černobyle, po níž začala stavět stavba a postupně se mnoho zemí začalo opouštět jadernou energii. V současné době se tyto nové elektrárny objevují hlavně v Rusku a Číně. Některé země, které předtím plánovaly přechod na jiný druh energie, se postupně vrátí do programu a v blízké budoucnosti je možný další skok v budování jaderných elektráren. To je povinná fáze lidského vývoje, přinejmenším dokud nebudou nalezeny další efektivní možnosti výroby energie.

Vlastnosti jaderné energie

Hlavní výhodou je vývoj obrovského množství energie s minimální spotřebou paliva s prakticky žádným znečištěním. Princip činnosti jaderné elektrárny v jaderné elektrárně je založen na jednoduchém parním motoru a jako hlavní prvek používá vodu (nepočítá se samotné palivo), z ekologického hlediska je škoda minimální. Potenciální nebezpečí elektráren tohoto typu je značně přehnané. Příčiny katastrofy v Černobylu nebyly dosud spolehlivě stanoveny (více v tomto textu níže) a navíc veškeré informace shromážděné během šetření umožnily modernizaci stávajících stanic, s výjimkou možností nepravděpodobných radiačních emisí. Ekologové někdy říkají, že takové stanice jsou silným zdrojem tepelného znečištění, ale také to není zcela pravda. Tepelná voda z druhého okruhu skutečně vstupuje do nádrží, ale nejčastěji se používají jejich umělé varianty, které jsou vytvořeny speciálně pro tento účel, zatímco v jiných případech nelze tento teplotní nárůst srovnávat se znečišťováním z jiných zdrojů energie.

Problém s palivem

Ne poslední role v popularitě jaderných elektráren hraje palivo - uran 235. Vyžaduje mnohem méně než jiné druhy se současným velkým uvolněním energie. Princip provozu jaderného elektrárny zahrnuje použití tohoto paliva ve formě speciálních "tablet" uložených v tyčích. Ve skutečnosti je jedinou obtížností v tomto případě vytvořit právě takovou formu. Přesto se v poslední době začaly objevovat informace, že současná světová zásoba nebude trvat ani dlouho. Ale je již poskytnut. Nejnovější reaktory s třemi smyčkami pracují s uranem-238, z nichž je mnoho, a problémy s nedostatkem paliva zmizí po dlouhou dobu.

Princip provozu dvoukruhové JE

Jak bylo uvedeno výše, je založeno na obvyklém parní stroj. Stručně řečeno, princip provozu jaderných elektráren je ohřívat vodu z primárního okruhu, což následně ohřívá vodu sekundárního okruhu do stavu páry. Zdá se, že turbína otáčí lopatky, v důsledku čehož generátor vyrábí elektřinu. "Odpadová" pára vstupuje do kondenzátoru a vrací se zpět do vody. Tak se ukazuje téměř uzavřená smyčka. Teoreticky by to všechno mohlo fungovat ještě jednodušší, a to s použitím jediného okruhu, ale je to opravdu nebezpečné, protože voda v něm může být teoreticky vystavena kontaminaci, která je vyloučena při používání systémového standardu pro většinu jaderných elektráren se dvěma navzájem izolovanými vodními cykly.

Princip provozu tříkruhové JE

Jsou to již modernější elektrárny, které pracují s uranem-238. Jeho rezervy představují více než 99% všech radioaktivní prvky ve světě (od této doby jsou skvělé možnosti využití). Princip fungování a konstrukce jaderných elektráren tohoto typu je již v přítomnosti až tří okruhů a aktivní využití kapalného sodíku. Obecně platí, že všechno zůstává stejné, ale s malými přírůstky. V primárním okruhu, který je ohříván přímo z reaktoru, cirkuluje tento tekutý sodík při vysoké teplotě. Druhý kruh se zahřeje od prvního a také používá stejnou kapalinu, ale není tak horký. A teprve tehdy ve třetím okruhu se používá voda, která se z druhého ohřívá do stavu páry a otáčí turbínou. Systém se ukáže být technologičtěji propracovanější, ale musíte tuto jadernou elektrárnu postavit jen jednou a pak budete mít jen plody práce.

Černobyl

Zdá se, že princip jaderné elektrárny v Černobylu se stal hlavní příčinou katastrofy. Oficiálně existují dvě verze toho, co se stalo. Jeden problém vznikl kvůli špatným činnostem provozovatelů reaktorů. Druhá je kvůli neúspěšnému návrhu elektrárny. Princip fungování jaderné elektrárny v Černobylu byl však používán v jiných stanicích tohoto typu, které fungují i ​​dodnes. Existuje názor, že došlo k řetězci nehod, které je téměř nemožné opakovat. Toto a malé zemětřesení v oblasti, provádění experimentu s reaktorem, drobné problémy samotného návrhu a tak dále. Společně to byla příčina výbuchu. Nicméně důvod, který způsobil prudký nárůst síly v reaktoru, kdyby tak neměl udělat, je stále neznámý. Byl dokonce i názor na možnou sabotáž, ale k tomuto dni nebylo možné dokázat nic.

Fukushima

Jedná se o další příklad globální katastrofy zahrnující jadernou elektrárnu. A v tomto případě to byl řetězec nehod. Stanice byla spolehlivě chráněna před zemětřesením a tsunami, které na japonském pobřeží nejsou neobvyklé. Jen málo si představovalo, že oba tyto události se objeví současně. Princip fungování generátoru Jaderná elektrárna Fukushima předpokládala využití vnějších zdrojů energie k udržení bezpečnosti celého komplexu. To je přiměřené opatření, protože by bylo obtížné získat energii ze samotné stanice během nehody. Kvůli zemětřesení a tsunami došlo k selhání všech těchto zdrojů, což způsobilo, že se reaktory roztavily a došlo k katastrofě. Nyní se podniká opatření k odstranění škod. Podle odborníků to bude trvat asi 40 let.

Zajímavé fakty

Navzdory všem svým výkonům zůstává jaderná energie poměrně drahá, protože principy fungování jaderného elektrárny jaderné elektrárny a jejích dalších složek znamenají obrovské stavební náklady, které je třeba vrátit zpět. Nyní je elektřina z uhlí a ropy ještě levnější, ale tyto zdroje budou vyčerpány v příštích desetiletích a v příštích několika letech bude atomová energie levnější než cokoli jiného. V současné době čistá elektřina z alternativních zdrojů energie (větrná a solární energie) stojí asi 20krát dražší.

Předpokládá se, že princip provozu jaderných elektráren neumožňuje rychle stavět takové stanice. To není pravda. Stavba průměrného objektu tohoto typu trvá přibližně 5 let.

Stanice jsou dobře chráněny nejen z potenciálních emisí záření, ale také z většiny vnějších faktorů. Pokud by například teroristé zvolili jakoukoli jadernou elektrárnu místo dvou věží, mohli by jen minimálně poškodit okolní infrastrukturu, což by nemělo vliv na provoz reaktoru.

Výsledky

Princip provozu jaderných elektráren se prakticky neliší od principů fungování většiny jiných tradičních elektráren. Všude energie využívá páru. Vodní elektrárny používají tlak tekoucí vody a dokonce i ty modely, které pracují na sluneční energii, používají také kapalinu ohřátou na vroucí a rotující turbíny. Jedinou výjimkou tohoto pravidla jsou větrné stanice, v nichž se lopatky otáčejí pohybem vzdušných hmot.