תחנות כוח גרעיניות. תחנות כוח גרעיניות של אוקראינה. תחנות כוח גרעיניות ברוסיה

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

צורכי האנרגיה המודרניים של האנושות גדלים בקצב עצום. צריכתו להארת ערים, לצרכים תעשייתיים ואחרים של הכלכלה הלאומית הולכת וגדלה. בהתאם לכך, יותר ויותר פיח משריפת פחם ומזוט נפלט לאטמוספירה, ואפקט החממה מתגבר. בנוסף, מדברים יותר ויותר בשנים האחרונות על הכנסת כלי רכב חשמליים, מה שיתרום גם לעלייה בצריכת החשמל.

למרבה הצער, HPPs ידידותיים לסביבה אינם מסוגלים לכסות צרכים כה ענקיים, והגדלה נוספת של מספר תחנות הכוח התרמיות ותחנות הכוח התרמיות פשוט אינה מומלצת. מה לעשות במקרה זה? ואין הרבה מה לבחור: תחנות כוח גרעיניות, אם מופעלות כהלכה, הן דרך מצוינת לצאת ממבוי סתום האנרגיה.

למרות מה שקרה בצ'רנוביל, אפילובהתחשב בכישלונות האחרונים של היפנים, מדענים ברחבי העולם מכירים בכך שהאטום השליו הוא הפתרון היחיד למשבר האנרגיה המתקרב היום. מקורות אנרגיה חלופיים המפורסמים באופן נרחב אינם מספקים אפילו מאית מכמות החשמל שהעולם זקוק לה מדי יום.

חוץ מזה, אפילו הפיצוץ של תחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל לא גרם אפילו למאית מהנזק לסביבה, מה שמצוין אפילו עם קטסטרופה אחת על פלטפורמת נפט. תקרית BP היא אישור ברור לכך.

עקרון הפעולה של כור גרעיני

מקור החום הוא יסודות דלק - TVEL. למעשה, מדובר בצינורות העשויים מסגסוגת זירקוניום, הנתונה מעט לניוון אפילו באזור הביקוע הפעיל של אטומים. בפנים מונחות טבליות של אורניום דו חמצני או גרגירים של סגסוגת של אורניום ומוליבדן. בתוך הכור, הצינורות הללו מורכבים למכלולים, שכל אחד מהם מכיל 18 יסודות דלק.

בסך הכל, יכולים להיות כמעט אלפיים מכלולים, והם ממוקמים בתעלות בתוך מבנה הגרפיט. החום המשוחרר נאסף באמצעות נוזל קירור, ובתחנות כוח גרעיניות מודרניות ישנם שני מעגלי מחזור. בשני מביניהם, מים אינם מקיימים אינטראקציה עם ליבת הכור בשום צורה, מה שמגביר משמעותית את בטיחות המבנה בכללותו. הכור עצמו ממוקם בפיר, ונוצרת קפסולה מיוחדת לבניית בנייה גרפיט מאותה סגסוגת זירקוניום (עובי 30 מ מ).

המבנה כולו נשען על בסיס מאסיבי במיוחד של בטון בעל חוזק גבוה, שמתחתיו נמצאת הבריכה. זה משמש לקירור הגרעיןדלק במקרה של תאונה.

עקרון הפעולה פשוט: אלמנטי דלק מחוממים, החום מהם מועבר לנוזל הקירור הראשוני (נתרן נוזלי, דאוטריום), ולאחר מכן האנרגיה מועברת למעגל המשני, שבתוכו מסתובבים מים מתחת לחץ עצום. הוא רותח מיד, והקיטור מסובב את הטורבינות של הגנרטורים. לאחר מכן, הקיטור נכנס למכשירי העיבוי, הופך שוב למצב נוזלי, ולאחר מכן הוא נשלח שוב למעגל המשני.

היסטוריית הבריאה

במחצית השנייה של שנות הארבעים, נעשה כל מאמץ בברית המועצות ליצור פרויקטים הכוללים שימוש שליו באנרגיה אטומית. האקדמאי המפורסם קורצ'טוב, נאם בפגישה קבועה של הוועד המרכזי של ה-CPSU, העלה הצעה להשתמש באנרגיה אטומית להפקת חשמל, שהמדינה, שהתאוששה ממלחמה איומה, הייתה זקוקה לה מאוד.

בשנת 1950 החלה בנייתה של תחנת כוח גרעינית (הראשונה בעולם, אגב), שהונחה בכפר אובנינסקויה, באזור קלוגה. ארבע שנים לאחר מכן הושקה בהצלחה תחנה זו, שהייתה לה הספק של 5 מגה וואט. ייחודו של האירוע טמון גם בעובדה שארצנו הפכה למדינה הראשונה בעולם שהצליחה להשתמש באטום ביעילות אך ורק למטרות שלום.

המשך בעבודה

כבר ב-1958 החלה העבודה על תכנון ה- NPP הסיבירי. קיבולת התכנון גדלה באופן מיידי פי 20, והסתכמה ב-100 MW. אבל ייחודו של המצב אפילו לא בזה. עם מסירת התחנה, ההחזר שלה היה 600 מגוואט. מדענים רק בזוגשנים הצליחו לשפר את הפרויקט כל כך, ולאחרונה ביצועים כאלה נראו בלתי אפשריים לחלוטין.

עם זאת, תחנות כוח גרעיניות במרחבי האיחוד צמחו אז לא יותר גרועות מפטריות. אז, כמה שנים לאחר תחנת הכוח הגרעינית בסיביר, הושקה תחנת הכוח הגרעינית בלויארסק. עד מהרה נבנתה תחנה בוורונז'. בשנת 1976 הופעלה תחנת הכוח הגרעינית קורסק, שהכורים שלה עברו מודרניזציה רצינית בשנת 2004.

באופן כללי, תחנות כוח גרעיניות נבנו בצורה מתוכננת לאורך כל התקופה שלאחר המלחמה. רק אסון צ'רנוביל יכול להאט את התהליך הזה.

איך היו הדברים בחו"ל

אין להניח שפיתוחים כאלה בוצעו אך ורק בארצנו. הבריטים היו מודעים היטב לכמה חשובות יכולות להיות תחנות כוח גרעיניות, ולכן פעלו באופן פעיל בכיוון זה. אז, כבר ב-1952, הם השיקו פרויקט משלהם לפיתוח ובניית תחנות כוח גרעיניות. ארבע שנים מאוחר יותר, העיר קלדר הול הפכה לעיר הגרעינית האנגלית הראשונה עם תחנת כוח משלה של 46 מגה-וואט. בשנת 1955 הוקמה חגיגית תחנת כוח גרעינית בעיר שיפפורט האמריקאית. ההספק שלו היה שווה ל-60 מגוואט. מאז, תחנות כוח גרעיניות החלו במסע הניצחון שלהן ברחבי העולם.

איומים על אטום שליו

האופוריה הראשונה מאילף האטום הוחלפה במהרה בחרדה ופחד. כמובן שתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל הייתה האסון החמור ביותר, אבל היה מפעל מאיאק, תאונות עם כורים גרעיניים בצוללות גרעיניות, וכן תקריות אחרות, שרבות מהן כנראה לא נדע לעולם. ההשלכות של התאונות הללואילץ אנשים לחשוב על העלאת רמת התרבות בשימוש באנרגיה אטומית. בנוסף, האנושות הבינה שוב שהם לא מסוגלים לעמוד בפני כוחות הטבע היסודיים.

מאורות רבים של המדע העולמי דנו במשך זמן רב כיצד להפוך תחנות כוח גרעיניות לבטוחות יותר. במוסקבה בשנת 1989, כונסה אסיפה עולמית, בהתבסס על תוצאות הפגישה, הוסקו מסקנות לגבי הצורך להדק את השליטה באופן קיצוני על אנרגיה גרעינית.

היום, קהילות גלובליות עוקבות מקרוב אחר האופן שבו כל ההסכמים האלה מתקיימים. עם זאת, שום כמות של תצפית ובקרה לא יכולה להציל אסונות טבע או טיפשות בנאלית. הדבר אושר פעם נוספת בתאונה בפוקושימה-1, שבעקבותיה נשפכו מאות מיליוני טונות של מים רדיואקטיביים לאוקיינוס השקט. באופן כללי, יפן, שבה תחנת הכוח הגרעינית היא האמצעי היחיד לספק חשמל לצרכים הענקיים של התעשייה והאוכלוסייה, לא נטשה את תוכנית בניית תחנת הכוח הגרעינית.

Classification

ניתן לסווג את כל תחנות הכוח הגרעיניות לפי סוג האנרגיה המופקת, כמו גם לפי דגם הכור שלהן. נלקחים בחשבון גם מידת הבטיחות, סוג הבנייה, כמו גם פרמטרים חשובים נוספים.

כך הם מסווגים לפי סוג האנרגיה המופקת:

• תחנות כוח גרעיניות. האנרגיה היחידה שהם מייצרים היא חשמל.
• תחנות כוח תרמיות גרעיניות. בנוסף לחשמל, מתקנים אלו מייצרים גם חום, מה שהופך אותם לבעלי ערך במיוחד לפריסה בערי הצפון. שם, הפעלת תחנת כוח גרעיניתמאפשר לצמצם בצורה חדה את התלות של האזור באספקת דלק מאזורים אחרים.

שימוש בדלק ומאפיינים אחרים

הנפוצים ביותר הם כורים גרעיניים המשתמשים באורניום מועשר כדלק. נוזל הקירור הוא מים קלים. כורים כאלה נקראים כורי מים קלים, וישנם שני סוגים. במקרה הראשון, הקיטור המשמש לסיבוב הטורבינות נוצר בליבת הכור.

ליצירת קיטור במקרה השני, משתמשים במערכת גוף קירור, שבגללה מים לא חודרים לליבה. אגב, הפיתוח של מערכת זו החל כבר בשנות ה-50 של המאה הקודמת, והפיתוחים הצבאיים האמריקאים שימשו לה את הבסיס. בערך באותו זמן פיתחה ברית המועצות כור מהסוג הראשון, אך עם מערכת ממתן, שבתפקידה נעשה שימוש במוטות גרפיט.

כך הופיע הכור מקורר הגז, המשמש תחנות כוח גרעיניות רבות ברוסיה. האצה המהירה של בניית תחנות מדגם מסוים זה נבעה מהעובדה שהכורים ייצרו פלוטוניום בדרגת נשק כתוצר לוואי. בנוסף, גם אורניום טבעי רגיל, שמרבציו בארצנו גדולים מאוד, מתאים כדלק לזן זה.

סוג נוסף של כור נפוץ למדי ברחבי העולם הוא דגם המים הכבדים המתודלק על ידי אורניום טבעי. בהתחלה, מודלים כאלה נוצרו על ידי כמעט כל המדינות שהיו להן גישה לכורים גרעיניים, אבלכיום, רק קנדה היא בין מנצליהן, שבמעיהן מצויים המרבצים העשירים ביותר של אורניום טבעי.

איך שופרו כורים?

ראשית, פלדה רגילה שימשה לייצור חיפויי מוטות דלק ותעלות מחזור. באותה תקופה, עדיין לא היה ידוע על סגסוגות זירקוניום, שמתאימות הרבה יותר למטרות כאלה. הכור מקורר במים שסופקו בלחץ של 10 אטמוספרות.

לאדים ששוחררו באותו זמן הייתה טמפרטורה של 280 מעלות. כל התעלות שבהן נמצאו מוטות הדלק נעשו ניתנים להסרה, שכן היה צורך להחליף אותם לעתים קרובות יחסית. העובדה היא שבאזור הפעילות של דלק גרעיני, חומרים נתונים די מהר לעיוות והרס. למעשה, האלמנטים המבניים בליבה מתוכננים למשך 30 שנה, אך במקרים כאלה, אופטימיות אינה מתקבלת על הדעת.

מוטות דלק

במקרה זה, המדענים החליטו להשתמש בגרסה עם קירור צינורי חד-צדדי. עיצוב זה מקטין באופן דרמטי את הסיכוי של תוצרי ביקוע להיכנס למעגל חילופי החום גם במקרה של נזק לאלמנט הדלק. אותו דלק גרעיני הוא סגסוגת של אורניום ומוליבדן. פתרון זה איפשר ליצור ציוד זול ואמין יחסית שיכול לפעול ביציבות גם בטמפרטורות גבוהות משמעותית.

צ'רנוביל

מוזר ככל שזה נראה, אבל צ'רנוביל הידועה לשמצה, שתחנת הכוח הגרעינית שלה הפכה לסמל של אסונות מעשה ידי אדם במאה הקודמת, הייתה ניצחון אמיתי של המדע.באותה תקופה נעשה שימוש בטכנולוגיות המתקדמות ביותר בבנייתו ובעיצובו. הספק של הכור לבדו הגיע ל-3200 MW. גם הדלק היה חדש: אורניום דו חמצני טבעי מועשר שימש לראשונה בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל. טון אחד של דלק כזה מכיל רק 20 קילוגרם של אורניום-235. בסך הכל הועלו לכור 180 טונות של דו תחמוצת אורניום. עדיין לא ידוע בדיוק מי ולאיזו מטרה החליט לערוך בתחנה ניסוי שסותר את כל כללי הבטיחות האפשריים.

תחנות כוח גרעיניות ברוסיה

אם לא היה אסון צ'רנוביל, בארצנו (ככל הנראה) התוכנית לבנייה הרחבה והרחבה ביותר של תחנות כוח גרעיניות עדיין הייתה נמשכת. בכל מקרה, זו הייתה הגישה שתוכננה בברית המועצות.

באופן כללי, מיד לאחר צ'רנוביל, תוכניות רבות החלו להצטמצם באופן מסיבי, מה שהוביל מיד לעליית מחירים עבור הרבה דרגות "ידידותיות לסביבה" של נושאי חום. באזורים רבים הם נאלצו לחזור להקמת תחנות כוח תרמיות, ש(כולל) אפילו עובדות על פחם, ממשיכות לזהם את האווירה של הערים הגדולות בצורה מפלצתית.

באמצע שנות ה-2000, בכל זאת הבינה הממשלה את הצורך בפיתוח תוכנית הגרעין, שכן בלעדיה פשוט בלתי אפשרי לספק לאזורים רבים בארצנו את כמות האנרגיה הנדרשת.

כמה תחנות כוח גרעיניות יש לנו היום במדינה שלנו? רק עשרה. כן, כל אלה הן תחנות כוח גרעיניות רוסיות. אבל אפילו מספר זה מייצר יותר מ-16% מהאנרגיה הנצרכתהאזרחים שלנו. ההספק של כל 33 יחידות הכוח הפועלות במסגרת תחנות כוח גרעיניות אלו הוא 25.2 GW. כמעט 37% מצרכי החשמל של האזורים הצפוניים שלנו מכוסים על ידי תחנות כוח גרעיניות.

אחת המפורסמות ביותר היא תחנת הכוח הגרעינית בלנינגרד, שנבנתה עוד ב-1973. כיום מתבצעת בנייה אינטנסיבית של השלב השני, שתאפשר להגדיל את קיבולת התפוקה (4,000 MW) לפחות פעמיים.

NPPs אוקראיני

ברית המועצות עשתה הרבה, כולל לפיתוח האנרגיה ברפובליקות האיחוד. לפיכך, ליטא קיבלה בזמנו לא רק תשתית מצוינת והרבה מפעלים תעשייתיים, אלא גם את NPP Ignalina, שעד 2005 הייתה "עוף מכובס" אמיתי, שסיפקה כמעט לכל האזור הבלטי זול (ושל עצמו!) אנרגיה.

אבל המתנה העיקרית ניתנה לאוקראינה, שקיבלה ארבע תחנות כוח בבת אחת. NPP Zaporozhye היא בדרך כלל החזקה ביותר באירופה, ומספקת 6 GW של אנרגיה בבת אחת. באופן כללי, תחנות הכוח הגרעיניות של אוקראינה נותנות לה את ההזדמנות לספק לעצמה חשמל באופן עצמאי, שליטא כבר לא יכולה להתפאר בו.

עכשיו כל אותן ארבע תחנות פועלות: זפורוז'יה, ריבנה, דרום-אוקראינית וחמלניצקי. בניגוד למה שנהוג לחשוב, הגוש השלישי של תחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל המשיך לפעול עד שנת 2000, וסיפק באופן קבוע חשמל לאזור. נכון לעכשיו, 46% מכלל החשמל האוקראיני מיוצר על ידי תחנות כוח גרעיניות אוקראיניות.

שאיפות פוליטיות מוזרות של השלטונות במדינה הובילו לכך שבשנת 2011 זה היההוחלט להחליף את רכיבי הדלק הרוסיים באמריקנים. הניסוי נכשל לחלוטין, ונזק של כמעט 200 מיליון דולר נגרם לתעשייה האוקראינית.

Prospects

היום, היתרונות של האטום השליו שוב נזכרים בכל העולם. לעיר שלמה ניתן לספק אנרגיה מתחנת כוח גרעינית קטנה ופרימיטיבית, הצורכת כ-2 טון דלק בשנה. כמה גז או פחם יהיה צורך לשרוף באותה תקופה? אז הסיכויים לטכנולוגיה הם עצומים: סוגי אנרגיה מסורתיים גדלים ללא הרף במחיר, ומספרם הולך ופוחת.