Реферат атомная энергетика плюсы и минусы: Атомная энергетика

Содержание

АЭС в Казахстане: плюсы и минусы строительства

https://ru.sputnik.kz/20181225/argumenty-aehs-npp-kazakhstan-8612958.html

«Атомная держава» vs радиационные аварии: плюсы и минусы АЭС в Казахстане

Строительство АЭС в Казахстане снова привлекает к себе внимание. Посол России Алексей Бородавкин заявил, что по его предположению правительство Казахстана… 25.12.2018, Sputnik Казахстан

2018-12-25T14:00+0600

2022-02-01T14:05+0600

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://sputnik.kz/img/312/50/3125015_0:176:3019:1874_1920x0_80_0_0_2b17102e4f5f1b4119b273f03d31406e.jpg

казахстан

Sputnik Казахстан

[email protected]

+74956456601

MIA „Rosiya Segodnya“

2018

Дмитрий Верхотуров

https://sputnik.kz/img/861/27/8612778_245:0:786:540_100x100_80_0_0_bcd0de5f3835e3c7bc606194a43b88a6. jpg

Дмитрий Верхотуров

https://sputnik.kz/img/861/27/8612778_245:0:786:540_100x100_80_0_0_bcd0de5f3835e3c7bc606194a43b88a6.jpg

Новости

ru_KK

Sputnik Казахстан

[email protected]

+74956456601

MIA „Rosiya Segodnya“

1920

1080

true

1920

1440

true

https://sputnik.kz/img/312/50/3125015_143:0:2874:2048_1920x0_80_0_0_e97132c64d48133e09025c9a738116c0.jpg

1920

true

Sputnik Казахстан

[email protected]

+74956456601

MIA „Rosiya Segodnya“

Дмитрий Верхотуров

https://sputnik.kz/img/861/27/8612778_245:0:786:540_100x100_80_0_0_bcd0de5f3835e3c7bc606194a43b88a6.jpg

колумнисты, казахстан, аэс в казахстане

Но все же есть некоторый привкус скептицизма. Ведь разговоры об атомной электростанции имеют почтенную историю – уже более 20 лет.

Впервые идею о необходимости построить АЭС высказал еще в 1997 году министр образования и науки РК Владимир Школьник. Тогда он имел в виду строительство новой АЭС взамен выводимого из эксплуатации энергоблока БН-350 Мангистауского атомного энергокомбината (МАЭК). С тех пор прошло несколько этапов обсуждения планов строительства АЭС.

Радио

Есимханов: окончательного решения по строительству АЭС нет

Первый начался в 2006 году, когда Россия предлагала установить на МАЭК реактор ВБЭР-300 на основе лодочного реактора для подводных ракетных крейсеров проекта 949А «Антей». В 2009 году проект был остановлен.

Затем, в 2014 году, начались переговоры с иностранными компаниями. В качестве площадки рассматривались город Курчатов и поселок Улькен, близ города Балхаш. Японская корпорация Toshiba предлагала реактор АР-1000 (к тому моменту он был новейшим в мире, его только в декабре 2011 года одобрили к установке в США), а французская компания Areva предлагала реактор EPR. Но эти переговоры также ни к чему не привели, и в ноябре 2016 года министр энергетики Канат Бозумбаев заявил, что республика не будет строить АЭС по крайней мере в течение семи лет, в силу избытка электроэнергии.

Нынешний этап, таким образом, третий по счету. Обсуждается теперь уже российский реактор мощностью от 300 до 1200 МВт (скорее всего, ВВЭР-1000 или ВВЭР-1200), площадки те же: Курчатов или Улькен, с предпочтением в пользу второго. Вроде бы все должно уже вот-вот закончиться подписанием соглашения. Однако опыт предыдущих двух этапов оставляет некоторое место для сомнений. Решение могут отменить и в третий раз.

Аргументы «за» и «против»

Самый сильный аргумент в пользу атомной электростанции состоит в том, что Казахстан имеет огромные запасы урана. По словам Каната Бозумбаева, доказанные запасы превышают 800 тысяч тонн, а общие ресурсы – 1,4 миллиона тонн. В докладе казахстанского Центра по внедрению новых экологически безопасных технологий (CINEST) «Загнанные в уголь» (выпущен в Караганде в 2017 году) приведено интересное сопоставление запасов различных видов энергоресурсов, приведенных к единому нефтяному эквиваленту. На уран приходится 10,3 миллиарда тонн нефтяного эквивалента (далее т. н.э.), на уголь – 15,9 миллиарда т.н.э., а на нефть – 5,2 миллиарда т.н.э. Уран составляет 29% в энергетических запасах Казахстана.

Обошел Канаду и Австралию: Казахстану достался урановый козырь

Добыча урана составляет около 22 тысяч тонн, что в пересчете на нефтяной эквивалент составляет 255,8 миллиона т.н.э. Это очень много, 62% от всех добываемых энергоресурсов. Для сравнения, на уголь приходится 52,5 миллиона т.н.э., или 13%.

Отсюда и часто звучащий призыв: Казахстан должен использовать свое урановое богатство для своих нужд. Тем более что в Казахстане освоено производство урановых таблеток и тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), что позволяет самостоятельно обеспечивать себя ядерным топливом.

Второй аргумент в пользу атомной электростанции состоит в престиже. Страны, имеющие АЭС, тем более имеющие собственную добычу урана и производство ядерного топлива, считаются более развитыми, чем страны, базирующиеся только на угольной или газовой энергетике.

Собственно, сама по себе логика использования уранового богатства выглядит бесспорной и не нуждающейся в особых обоснованиях.

Это дорого и небезопасно?

Вначале вкратце рассмотрим второй аргумент – о повышенной опасности АЭС и вероятности крупных радиационных аварий. После аварий на Чернобыльской АЭС и на АЭС Фукусима-1 от такой вероятности отмахнуться нельзя. Любая АЭС требует к себе пристального внимания и тщательного соблюдения правил эксплуатации.

Но все же стоит сказать, что взрывались реакторы устаревшей конструкции: графитовый РБМК-1000 на Чернобыльской АЭС и BWR первого поколения на АЭС Фукусима-1, построенные в конце 1960-х и в начале 1970-х годов. Современные реакторы, вроде ВВЭР-1200, предлагаемого Россией, строятся с учетом этого опыта и имеют гораздо больше систем безопасности и защиты. На реакторах семейства ВВЭР вообще не было крупных радиационных аварий.

Фото

Трагедия Чернобыля: как выглядит АЭС сегодня

Гораздо более интересен и нетривиален в казахстанских условиях аргумент о том, что строить АЭС дорого. Действительно, стоимость 1 ГВт установленной мощности АЭС составляет по нынешним экспортным ценам 5-5,5 миллиарда долларов. При этом стоимость 1 ГВт угольной генерации составляет около одного миллиарда долларов, а газовой генерации – около 900 миллионов долларов. За ту же сумму можно построить примерно 5 ГВт мощности угольных ТЭС, что составит 25% к уже имеющимся в Казахстане энергетическим мощностям.

Приложим все это к потребностям Казахстана в энергетических мощностях. В прогнозном электроэнергетическом балансе РК до 2023 года указано, что в 2017 году производство электроэнергии составило 103,9 миллиарда квт⋅ч, а потребление – 90,6 миллиарда квт⋅ч. В 2023 году производство достигнет уровня 113,4 миллиарда квт⋅ч, а потребление – 105 миллиардов квт⋅ч. При этом в 2023 году 86,6 миллиарда квт⋅ч должно будет производиться на существующих электростанциях и 21,6 миллиарда квт⋅ч – на планируемых к постройке электростанциях.

Износ оборудования на старых электростанциях составляет оценочно 75%, так что неудивительно, что прогнозируется выбытие части старых мощностей, на 9,4 миллиарда квт⋅ч. Это соответствует 1,8 ГВт мощностей. Всего же, чтобы покрыть выбытие мощностей и прирост потребления электроэнергии, надо ввести, по прогнозу министерства энергетики, 4,3 ГВт новых мощностей.

Отсюда и вывод: строительство АЭС мощностью 1 или 1,2 ГВт вовсе не решает этой задачи и не покрывает целиком даже выбытие изношенных энергоблоков. С этой точки зрения более целесообразным выглядит направить те же самые 5 миллиардов долларов на угольную генерацию.

Какой выбор можно сделать?

Из двух возможных вариантов: не строить или строить, первый вариант самый простой, и к нему уже прибегали неоднократно.

Но если все же более детально рассмотреть возможность строительства атомных электростанций, то что можно предложить?

Киев заинтересован в производстве ядерного топлива в РК для своих АЭС

На мой взгляд, можно рассматривать два пути развития. Первый состоит в том, чтобы заменить угольную генерацию атомной, полностью или частично. Можно выдвинуть экстравагантный план строительства 10 ГВт или даже 20 ГВт атомной генерации, превращая Казахстан таким образом в «атомную республику». Такое решение даже имеет свои преимущества: резкое сокращение загрязнения атмосферы и сокращение перевозок угля. Негативные стороны решения также весьма велики: необходимость инвестиций порядка 100 миллиардов долларов, что вряд ли посильно для Казахстана, и возникновение вопроса: куда угольщикам сбывать свой уголь. Замена угля на ядерное топливо требует тщательно продуманного плана лет на 50 вперед.

Второй путь состоит в том, чтобы строить атомные электростанции для специальных целей. Это могут быть промышленные АЭС, обеспечивающие энергией отдельные крупные горнодобывающие комплексы, с глубокой переработкой сырья и выпуском готовой продукции. В Казахстане главный прирост потребления электроэнергии приходится именно на горнодобывающую промышленность.

Таким образом, по поводу принятия решения о строительстве АЭС в Казахстане все еще есть сомнения. Но даже если оно будет вновь отложено, это вовсе не означает, что дорога к атомной энергетике окончательно закрыта.

Преимущества атомной энергетики | Атомная энергия 2.0

Все материалы (124)
Новости (58)
Видео (20)
Комментарии экспертов (19)
СМИ (8)
Книги (5)
Интервью (5)
Презентации (4)
Статьи (4)
Организации (1)

Westinghouse, KHNP и EDF подали официальные заявки на строительство нового энергоблока АЭС «Дукованы» в Чехии — 1 декабря 2022

На форуме «АТОМЭКСПО-2022» обсудят преимущества плавучих атомных энергоблоков для энергоснабжения удаленных регионов — 18 ноября 2022

Мировое ядерное сообщество на COP27 призвало обеспечить центральную роль атома в стратегиях экономического возрождения
— 17 ноября 2022

Росатом представил на СОР27 анализ критериев Таксономии ЕС для признания атома «зеленым»
— 17 ноября 2022

В Лондоне проходит Всемирный ядерный симпозиум 2022 года — 9 сентября 2022

Новое исследование французской EDF подтвердило очень низкоуглеродное качество атомной энергии
— 23 июня 2022

На Первой в мире АЭС в Обнинске прошли межшкольные дебаты «Атомная энергетика «За» и «Против» — 12 апреля 2022

Первый блок Белорусской АЭС позволил заместить 1,7 млрд куб. м природного газа — 1 февраля 2022

МАГАТЭ объявило об открытии конкурса студенческих видеороликов в рамках проводимой в Москве международной конференции NKMHRD-2022 — 13 декабря 2021

Глава Курчатовского института рассказал о преимуществах атомной энергетики на Конгрессе молодых ученых — 9 декабря 2021

Международные организации представили общий доклад о вкладе атомной отрасли в достижение Целей устойчивого развития ООН — 28 октября 2021

Десять стран Евросоюза открыто призвали к включению атомной энергии в “зелёную” таксономию — 11 октября 2021

По инициативе Рафаэля Гросси МАГАТЭ и 13 ведущих атомных компаний мира создали Венскую группу — 24 сентября 2021

Вице-премьер Александр Новак уверен, что климатические задачи невозможно будет решать без атомной энергетики — 9 сентября 2021

Прибыль для ВВП Египта при строительстве АЭС в Эд-Дабаа составит $4 млрд в год — Росатом — 13 июля 2021

Специалисты Росэнергоатома Олег Черников и Андрей Тимонов приняли участие в прямом эфире Комсомольской правды о 35-летии Чернобыльской аварии — 28 апреля 2021

30 апреля в 15:00 состоится открытие глобальной просветительской кампании Госкорпорации Росатом «Атом для людей» — 28 апреля 2021

Гитарист Дэвид Эванс из ирландской группы U2 выступил в поддержку атомной энергетики как решения климатической проблемы — 19 апреля 2021

Европейская комиссия включила атомную энергетику в официальный реестр экологически чистых видов генерации — 9 апреля 2021

Миллиардер-филантроп Билл Гейтс считает исправление антиядерных скептиков «необходимой, достойной и преодолимой задачей» — 2 марта 2021

Дмитрий Чернышенко: «Росатом» способствует научно-технологическому и социально-экономическому развитию регионов России»

Мировые игры атома

Георгий Рыкованов: «РАН и Росатом – ключевые звенья в технологическом суверенитете России»

Путь к «зеленой» энергетике для ядерных энерготехнологий

Сравнение различных способов генерации электрической энергии, их перспективность и экологическая эффективность

Основы ядерной энергетики: как производится энергия?

Автор: Дана
S. Ulmer-Scholle

Связанные страницы

Что такое уран?
Ресурсы урана в NM
Исследование урана в Бюро геологии штата Нью-Мексико

Электростанция Comanche Peak, Глен Роуз,
TX

Источник: P. A. Scholle & D. S. Ulmer-Scholle,
1997, SEPM Photo CD-14, Науки об окружающей среде 5, SEPM, Талса, Оклахома.

Таблетки ядерного топлива

Источник: P. A. Scholle & D. S. Ulmer-Scholle,
1997, SEPM Photo CD-14, Науки об окружающей среде 5, SEPM, Талса, Оклахома.

В настоящее время примерно 17% электроэнергии в мире производится на атомных электростанциях.
электростанции, но в некоторых странах, таких как Франция, более 75% их электроэнергии
производится ядерной энергией (Как
Материал работает). Соединенные Штаты, с другой стороны, производят только около
15% электроэнергии от атомной энергетики.

Атомные электростанции используют пеллеты в качестве топлива. Гранулы содержат
примерно 3% U-235, заключенного в керамическую матрицу.

Перезагрузка активной зоны реактора

Источник: P. A. Scholle & D. S. Ulmer-Scholle,
1997, SEPM Photo CD-14, Науки об окружающей среде 5, SEPM, Талса, Оклахома.

Таблетки выровнены в линейные массивы (твэлы), которые перемежаются
с подвижными тягами управления. Стержни управления демпфируют (или останавливают)
ядерные реакции, чтобы ядерные реакции не вышли
управления или для обслуживания реактора (т.е. замены твэлов). Целый
узел (активная зона реактора) погружается в воду, чтобы активная зона оставалась прохладной.
Силовая установка, подобная Пику Команчей (фото вверху), могла бы иметь столько же
как 13 миллионов гранул в реакторе за раз, и они остаются там на
от 3 до 4 лет. Для оптимизации производства электроэнергии от одной трети до четверти
топливных стержней меняются каждые 12-18 месяцев.

Схема корпуса реактора

Источник: P. A. Scholle & D. S. Ulmer-Scholle,
1997, SEPM Photo CD-14, Науки об окружающей среде 5, SEPM, Талса, Оклахома.

Корпус реактора сначала размещается в облицовке радиационной защиты, а затем
в защитной конструкции. Эта конструкция с двойными стенками должна гарантировать
что сообщества защищены от утечек радиации (в отличие от старых советских
реакторы). Защитные сооружения (большие купола на фото с Comanche
Пик) рассчитаны на то, чтобы выдерживать удары крупных пассажирских самолетов
и другие возможные крупные аварии/атаки.

Типы реакторов

При ядерном делении выделяется тепло, и это тепло используется для нагрева воды и
сделать пар. Пар приводит в действие турбины, которые вращают генераторы. Генераторы
производить электричество. Атомная энергетика вырабатывает электроэнергию почти так же, как уголь.
или дизельные установки. Отличие от двух других в том, что
атомная энергетика не производит парниковых газов, как сжигание ископаемого топлива.
Он производит отработавшее ядерное топливо, которое является радиоактивным, и его можно утилизировать.
проблемы. Перейти на страницу Почему ядерная? для обсуждения
Плюсы и минусы атомной энергетики.

В настоящее время используются два основных типа реакторов: реакторы под давлением (PWR).
и реакторы с кипящей водой (BWR). В водо-водяном реакторе
вода нагревается за счет ядерных реакций, но поскольку вода находится под давлением,
он не кипит. Вода в реакторе нагревает воду в паре
со стороны генератора, но он находится на другом контуре, поэтому они не смешиваются. в
реактор с кипящей водой, вода закипает за счет выделяемого тепла
путем деления ядер. Вода из реактора питает турбину. В обоих
системы, вода используется повторно.

Водо-водяной реактор (PWR)

Источник: NRC; К
см. анимированную версию, перейдите по ссылке http://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/students/animated-pwr. html

.
Реактор с кипящей водой (BWR)

Источник: NRC; К
см. анимированную версию, перейдите по ссылке http://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/students/animated-bwr.html

Будущее ядерной энергетики

Источник: DOE

Будущее ядерной энергетики зависит от безопасных и эффективных конструкций реакторов.
В прошлом Соединенные Штаты придерживались подхода, заключавшегося в том, чтобы иметь несколько реакторов.
типов, но каждое растение было в основном уникальным. Это означает, что персонал
не может легко переключать объекты без повторного изучения конструкции завода.
Франция, с другой стороны, начала с базовой конструкции завода. Пока
они улучшили дизайн с помощью новых технологий, это все еще означает, что
существует гораздо более короткая кривая обучения, чтобы познакомить персонал с
новый завод.

В США следующим крупным изменением в конструкции завода станет поколение
Реакторы IV:

Тепловые реакторы

Источник: DOE

Существует три типа очень высокотемпературных реакторов (тепловых)
из шести эскизных проектов, которые были утверждены. Как правило, они
имеют графитовые сердечники, охлаждаются гелием и могут достигать температуры свыше
1000°С. Из-за высоких температур эти реакторы также способны
производства водорода в дополнение к электричеству. Также они безопаснее, потому что
сконструированы так, чтобы выдерживать очень высокие температуры, что снижает количество несчастных случаев
вероятно, так как газ менее опасен, чем установки с водяным охлаждением
(где вода способна поглощать нейтроны).

Топливная таблетка TRISO

Источник: http://upload.wikimedia.org

Галька
кровать VHTR использует топливо TRISO
пеллеты для пассивного
безопасность. Топливо заключено в «камешки» теннисного мяча.
графитовые сферы (см. фото ниже), которые контролируют ядерную
реакции, делающие этот дизайн более безопасным.

Источник: http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Scwr. gif

Супер
Реактор с критической водой использует сверхкритическую воду,
не такой газ, как гелий, в качестве замедляющей среды. Похожие по дизайну
старым установкам, но способным выдерживать высокое давление и производить
электричество дешевле и эффективнее.

Источник: http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Msr.gif

Расплавленный
Солевой реактор использует расплав соли в качестве основного хладагента.
Из-за расплавленной соли они считаются более безопасными, чем
действующие реакторы. Они также являются меньшими системами, поэтому они быстрее
построить и выйти на линию. Также отсутствует пар высокого давления, связанный
с этими реакторами, но опыта реальных
крупномасштабные реакторы (многочисленные экспериментальные модели работают хорошо).

Источник: http://en. wikipedia.org/wiki/Gas_cooled_fast_reactor

Реакторы на быстрых нейтронах

Быстрые реакторы
Реакторы зависят от быстрых нейтронов для поддержания ядерных реакций.
и топливо, которое имеет гораздо более высокие концентрации делящегося материала, чем
тепловые реакторы. Потому что они производят больше нейтронов, чем может быть
используемые, эти нейтроны могут быть использованы для изменения дочерних материалов на менее
вредные изотопы или производят дополнительное топливо (реакторы-размножители). Есть
три типа быстрых реакторов GenIV.

С газовым охлаждением
Реакторы на быстрых нейтронах (GCFR) имеют замкнутый топливный цикл и
гелиевое охлаждение.

Источник: http://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-cooled_fast_reactor

Модель с натриевым охлаждением
Fast Reactor сочетает в себе технологии жидкометаллического быстрого
реактор-размножитель с другими технологиями реакторов-размножителей на быстрых нейтронах. Это создает
плутоний, который затем можно использовать в качестве топлива, поэтому отходы никогда не
придется покинуть сайт. Это также пассивно безопасно, если реакция начинается
чтобы выйти из-под контроля, он отключается.

Источник: http://en.wikipedia.org/wiki/Lead_cooled_fast_reactor

Со свинцовым охлаждением
Быстрые реакторы работают серийно. Температура становится достаточно высокой
иметь возможность производить водород в качестве дополнительного побочного продукта.

Ссылки на дополнительную информацию

Любое упоминание или ссылка относительно продукта, организации, компании или
торговое наименование предназначено только для информации и не подразумевает одобрения со стороны
Бюро, NMT или штата Нью-Мексико (см.
более).

Как
Вещи работает
Почемуфайлы.org
Министерство энергетики:
Ядерное NextGen
Министерство энергетики:
Реакторы GEN IV
Министерство энергетики: История атомной энергетики
Энергия
Википедия:
Атомная энергия
Виртуальный
Ядерный турист
Джоэл
Сайт Маккарти
НЭИ
Всемирная ядерная ассоциация
Для детей и учителей:
- Американское ядерное общество
- Атомный
  Энергия Канады ООО
- Энергия
  Детская страница
- НРК
  Студенческий уголок
- Австралийская урановая ассоциация
- Учебный план OCRWM

Что такое ядерная энергия? (Определение, плюсы, минусы, примеры и использование)

Что такое ядерная энергия?

Ядерная энергия создается за счет энергии связи, хранящейся в центре атомов, чтобы удерживать их вместе. Разделение атомов на более мелкие атомы посредством процесса, называемого делением, высвобождает энергию, поскольку избыточная энергия связи высвобождается в виде тепла и излучения.

Атомные электростанции используют это тепло для кипячения воды в пар, который затем вращает турбину, приводящую в действие генераторы, для выработки электроэнергии. Поскольку ядерные реакторы используют уран, а не сжигают ископаемое топливо для выработки тепла, выбросы углерода от ядерной энергетики отсутствуют.

Ядерный синтез — еще один потенциальный источник энергии, при котором атомные ядра объединяются, а не расщепляются для высвобождения энергии. Синтез — это процесс, происходящий в центре звезд, подобных нашему Солнцу, но создание правильных условий и производство большего количества энергии, чем требуется для реакции, оказалось непростой задачей.

Содержание

Нажмите на ссылки ниже, чтобы перейти к разделу руководства:

Как работает ядерная энергия
Преимущества
Недостатки
Использование и примеры
История
Часто задаваемые вопросы
Заключение

Как упоминалось выше, ядерная энергия высвобождается либо при расщеплении атома (деление), либо при соединении атомов (слияние). Пока термоядерный синтез все еще разрабатывается в промышленных масштабах, мы начнем с рассмотрения того, как работает ядерное деление…

Ядерное деление

Ядерное деление происходит, когда ядро атома расщепляется на два или более меньших ядра. Например, атом урана-235 расщепляется на ядра бария и криптона вместе с двумя-тремя нейтронами. Эти дополнительные нейтроны поражают другие атомы урана-235, заставляя их также разделяться и генерировать больше нейтронов в цепной реакции, которая также высвобождает энергию в виде тепла и излучения. Тепло от этого высвобождения энергии может быть преобразовано в электричество на атомной электростанции, обычно путем нагревания воды для производства пара, который затем вращает турбины, активируя генератор и вырабатывая низкоуглеродное электричество. Этот процесс можно разбить на восемь шагов следующим образом:

1. Реакция

Герметичные металлические цилиндры, содержащие уран, помещаются внутрь стального корпуса реактора, где нейтроны обстреливают атомы урана, которые расщепляются и высвобождают больше нейтронов, которые, в свою очередь, поражают другие атомы, вызывая цепную реакцию, вырабатывающую тепло.

2. Вода нагревается

Вода протекает через корпус реактора, где она нагревается примерно до 300°C за счет цепной реакции. Чтобы предотвратить выкипание воды, компенсатор давления создает примерно в 155 раз больше атмосферного давления.

3. Циркуляция горячей воды

Затем нагретая вода под давлением циркулирует из корпуса реактора в парогенератор.

4. Генерация пара

Горячая вода под давлением течет по ряду петлевых труб, а второй поток воды проходит снаружи труб. Этот второй поток воды находится под гораздо меньшим давлением, поэтому испаряется в пар.

5. Пар превращается в электрическую энергию

Пар, полученный на четвертом этапе, затем проходит через серию турбин, заставляя их вращаться и вырабатывая механическую энергию. Турбины соединены валом с генератором, который использует электромагнитное поле для преобразования механической энергии в электрическую.

6. Электроэнергия поступает в сеть

Электрическая энергия преобразуется в высокое напряжение с помощью трансформатора и может поступать в сеть.

7. Электроэнергия, подаваемая в дома

Электричество высокого напряжения передается по линиям электропередач в дома, на предприятия и в службы, где оно преобразуется до более пригодного для использования уровня.

8. Генераторный пар охлаждается и рециркулируется

Тем временем на электростанции пар, приводящий в действие турбины, проходит по трубам с холодной водой, закачиваемой из моря. Это охлаждает пар и конденсирует его обратно в воду, чтобы его можно было повторно использовать для вращения турбин и повторной выработки электроэнергии.

Ядерный синтез

Ядерный синтез может произвести революцию в производстве энергии без радиоактивных отходов или выбросов парниковых газов и практически безграничным источником энергии. В то время как ядерное деление расщепляет атомы для получения энергии, ядерный синтез объединяет атомные ядра для высвобождения энергии. Это тот же процесс, который происходит в ядре Солнца, но создание правильных условий для синтеза на протяжении десятилетий создавало проблемы, в том числе как преодолеть естественное отталкивание между атомными ядрами и как создать больше энергии, чем потребляется в процессе.

Предприятия в Китае, Европе, Австралии, США и Великобритании работают над решением технических проблем ядерного синтеза. Это включает в себя проект ИТЭР, где реактор токамак использует газ, обычно изотоп водорода, называемый дейтерием, который можно извлекать из морской воды. Дейтерий подвергается высокой температуре и давлению, вытесняя электроны из атомов и создавая плазму. Плазма — это перегретый ионизированный газ, температура которого может достигать 100 000 000 °C и выше, и его необходимо удерживать сильными магнитными полями. Эти температуры почти в десять раз выше, чем в ядре Солнца, но необходимы для процесса, поскольку вместо этого невозможно создать гравитационное давление внутри Солнца. Альтернативные реакторы, которые проходят испытания, используют лазеры для нагрева и сжатия водородного топлива для создания термоядерного синтеза.

Термоядерные электростанции работают так же, как и ядерные, в том смысле, что тепло, создаваемое атомной реакцией, используется для производства пара и приводит в действие турбины для выработки электроэнергии. Однако до ядерного синтеза для регулярного производства энергии, похоже, еще несколько лет.

Ядерная энергетика имеет ряд преимуществ, особенно в связи с изменением климата:

Источник энергии с низким содержанием углерода и небольшим углеродным следом
Производит электроэнергию круглосуточно, не полагаясь на факторы окружающей среды, такие как ветер, для выработки электроэнергии
Экономичный запуск

Существует также ряд недостатков, связанных с ядерной энергией, в том числе:

Атомные станции дорого строить
Опасность потенциальных несчастных случаев и связанная с этим угроза безопасности
Производит радиоактивные отходы, которые необходимо хранить без ущерба для окружающей среды
Может выделять загрязняющие вещества в окружающую среду

Ядерная энергия дает больше возможностей, чем производство безуглеродной электроэнергии. Атомная энергия позволяет исследовать космос, обеспечивает водой путем опреснения, используется для стерилизации медицинского оборудования и поставляет радиоизотопы для лечения рака. Например, изотоп кобальт-60 может производиться на коммерческих атомных электростанциях и использоваться для лечения рака, медицинской визуализации и стерилизации медицинского оборудования. Ядерное излучение используется для обработки продуктов питания и уничтожения болезнетворных бактерий, насекомых или паразитов. Радиация также используется в небольших количествах для детекторов дыма, копировальных аппаратов и других потребительских товаров. Кроме того, атомная энергия используется для питания подводных лодок и авианосцев, а также космических кораблей, таких как зонд «Кассини-Гюйгенс» и марсоход «Настойчивость».

Десятилетия ранней работы по пониманию радиоактивности и ядерной физики привели к открытию ядерного деления в 1938 году. Это привело в 1939 году к открытию того, что ядерное деление может вызвать самоподдерживающуюся цепную реакцию дальнейших ядерных делений. Начало Второй мировой войны в 1939 году побудило ученых обратить внимание на исследования деления для разработки ядерного оружия, а не для производства энергии.

В Соединенных Штатах это исследование ядерного оружия, известное как Манхэттенский проект, привело к созданию первого ядерного реактора, Чикагской сваи-1, который достиг критичности 2 декабря 1942. Отсюда были построены более крупные одноцелевые производственные реакторы для производства плутония оружейного качества, причем первое испытание ядерного оружия, испытание Тринити, состоялось в июле 1945 года, а месяцем позже последовали бомбардировки Хиросимы и Нагасаки.

Хотя первые ядерные устройства носили военный характер, в 1940-х и 1950-х годах существовало твердое убеждение, что ядерную энергию можно использовать для получения дешевой энергии. Это убеждение осуществилось 20 декабря 1951 года, когда экспериментальная станция EBR-1 недалеко от Арко, штат Айдахо, стала первым ядерным реактором, производящим электричество. В 1953 декабря президент США Дуайт Эйзенхауэр говорил о разработке «мирных» применений ядерной энергии в своей речи «Атом для мира». За этой речью последовал Закон США об атомной энергии 1954 года, позволивший быстро рассекретить реакторную технологию США, поощряя развитие частного сектора.

Однако первой организацией, разработавшей практическое использование ядерной энергии, был ВМС США с реактором S1W, который использовался для выработки энергии для подводных лодок и авианосцев. Этот реактор представлял собой реактор с водой под давлением (PWR), спроектированный так, чтобы быть простым, компактным и легким в эксплуатации, что делало его пригодным для использования на подводных лодках. В результате PWR стал выбранным методом производства электроэнергии для гражданского рынка. Первая атомная подводная лодка USS Nautilus вышла в море 19 января.54 и стал первым судном, достигшим Северного полюса в 1958 году.

Между тем, 27 июня 1954 года Обнинская атомная электростанция СССР первой в мире выработала электроэнергию для энергосистемы, произведя 5 мегаватт электроэнергии. электроэнергия. Примерно два года спустя, 27 августа 1956 года, Колдер-холл в Виндскейле в Англии был подключен к национальной энергосистеме, став первой в мире коммерческой атомной электростанцией. Однако Колдер-холл производил не только электричество, но и плутоний-239.для британской ядерной программы.

Примерно в это же время произошли первые ядерные аварии, включая пожар в Уиндскейле и Кыштымскую катастрофу в Советском Союзе в 1957 году. Неконтролируемая цепная реакция на экспериментальном реакторе SL-1 армии США в Национальной лаборатории Айдахо вызвала взрыв. паровой взрыв в 1961 году, в результате которого погибли три человека и произошел расплавление. В 1968 году на советской подводной лодке К-27 произошел отказ двух реакторов с жидкометаллическим охлаждением, что привело к утечке газообразных продуктов деления, в результате чего девять членов экипажа погибли и еще 83 получили ранения.

Эти несчастные случаи, должно быть, подпитывают противодействие ядерной энергетике, которое началось в Соединенных Штатах в начале 1960-х годов. К концу 1960-х годов научное сообщество добавило свои опасения по поводу потенциальных ядерных аварий, распространения ядерного оружия и терроризма, а также захоронения ядерных отходов. Антиядерная активность росла в течение 1970-х годов, и растущая враждебность общественности привела к усилению процессов получения лицензий, правил и требований безопасности, что увеличило стоимость нового строительства. Проекты стали сворачиваться и, хотя жертв не было, 1979 Авария на Три-Майл-Айленде только еще больше замедлила глобальное стремление к строительству новых электростанций.

Эта тенденция не распространилась на Францию и Японию, которые начали инвестировать в атомную энергетику после нефтяного кризиса 1973 года, а к 1980-м годам атомная промышленность начала переживать возрождение. Однако чернобыльская катастрофа 1986 года в СССР создала еще один трагический поворот в истории атомной энергетики. Чернобыльская катастрофа, считающаяся самой страшной ядерной катастрофой в истории, привела к гибели 56 человек и затратам на ликвидацию последствий в миллиарды долларов. Из-за этой катастрофы ядерная безопасность и регулирование были улучшены, и была создана Всемирная ассоциация операторов атомных станций (ВАО АЭС) для повышения осведомленности о безопасности и профессионального развития операторов атомных станций. Катастрофа также привела к сокращению количества строительства электростанций в последующие годы, и итальянцы проголосовали против ядерной энергетики в 1987 референдума, постепенный отказ от нее в Италии к 1990 году.

В начале 2000-х ядерная энергетика снова начала расти, так как возросла озабоченность по поводу выбросов углекислого газа и началось строительство реакторов нового поколения. Однако цунами 2011 года, вызванное землетрясением в Тохоку, вызвало три расплавления активной зоны после выхода из строя системы аварийного охлаждения из-за отсутствия электроснабжения на АЭС Фукусима-дайити. Опять же, безопасность ядерных энергетических реакторов была поставлена под сомнение, и ряд стран начали пересматривать или даже закрывать свои ядерно-энергетические программы.

Пересмотр критериев эксплуатации и ряд проверок безопасности в последующие годы в сочетании с осознанием важности производства электроэнергии с низким уровнем выбросов углерода для смягчения последствий изменения климата, а также вывод из эксплуатации старых активов привел к вводу в эксплуатацию электростанций нового поколения. 2015. Наибольший рост ожидается в США и Азии, при этом Китай, по прогнозам, станет крупнейшим в мире производителем атомной электроэнергии.

Какие три типа ядерной энергии существуют?

Ядерная энергия может быть получена путем ядерного синтеза или деления ядер. Слияние включает соединение атомных частиц вместе, а деление — это расщепление атомов для получения энергии. Деление может быть спонтанным или индуцированным, создавая три потенциальных типа ядерной энергии.

Какая ядерная энергия наиболее распространена?

Деление является наиболее распространенным методом производства ядерной энергии, при этом уран является наиболее распространенным ядерным топливом. Уран — широко распространенный металл, который добывается и перерабатывается в U-235, обогащенную форму металла, который используется в ядерных реакторах, поскольку его атомы легко расщепляются. Уран встречается в 100 раз чаще, чем серебро, но U-235 встречается гораздо реже, составляя немногим более 0,7% природного урана.

Может ли ядерная энергия заменить ископаемое топливо?

Атомная энергетика уже производит почти одну треть безуглеродной электроэнергии в мире и является важной частью более широкого энергетического баланса, который может заменить использование ископаемого топлива и решить задачи по борьбе с изменением климата. Этот энергетический баланс будет включать ряд источников энергии, включая возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра, солнечная энергия и геотермальная энергия.

Можно ли хранить ядерную энергию?

Ядерная энергия, как и другие источники энергии, может храниться в сети с использованием различных методов, включая:

Литий-ионные аккумуляторы : Подобно аккумулятору вашего смартфона, но намного большего размера, эти аккумуляторы хранят электричество в виде химической энергии, которую при необходимости можно отдать обратно в систему.
Гидроаккумулятор с насосом : Эта распространенная форма аккумулирования энергии включает перекачку воды в водохранилище. Затем эту воду можно выпускать по мере необходимости, вращая турбины и вырабатывая электроэнергию.
Хранилище водорода : Водород может быть получен путем расщепления молекул воды, а затем сожжен для повторного производства электроэнергии или подан в топливные элементы, производящие электричество и воду.

Можно ли использовать ядерную энергию для космических полетов?

Ядерная энергия использовалась для космических путешествий, в том числе для питания зонда Кассини, который пролетел 1 миллиард миль для изучения Сатурна. Другое оборудование, такое как марсоход Perseverance, использует ядерную энергию в качестве источника энергии.

Может ли ядерная энергия спасти планету?

Ядерная энергия может сыграть роль в спасении планеты как часть низкоуглеродной энергетики, включая ветровую, солнечную, гидро- и геотермальную энергию. Одна урановая таблетка размером с арахис может произвести столько же энергии, сколько 800 кг угля. Атомная энергия с низкими эксплуатационными расходами является надежным источником энергии, который может помочь спасти планету.

Может ли ядерная энергия решить проблему изменения климата?

Ядерная энергия сама по себе вряд ли решит проблему изменения климата, но она может сыграть роль в рамках более широкой стратегии. Атомная энергия уже производит почти треть безуглеродной энергии в мире и является важной частью «зеленой» энергетики, которая может помочь решить проблему изменения климата.

Можно ли использовать ядерную энергию для транспорта?

Ядерная энергия может использоваться для транспортировки либо путем производства энергии, либо напрямую, например, с помощью космических кораблей и подводных лодок.

Закончится ли ядерная энергия?

Хотя запасы добываемого урана, как ожидается, закончатся примерно через двести лет, ядерная энергия не иссякнет, поскольку уран можно извлекать из морской воды, предлагая почти неисчерпаемые запасы.

Оксид урана растворим в воде, поэтому, когда дождь падает на землю, он растворяет небольшое количество урана, который затем стекает с реками в море. Затем солнце испаряет воду, что приводит к концентрации урана. Этот процесс происходил естественным образом в течение последних 4 миллиардов лет, в результате чего текущая концентрация урана в морской воде составляет 3,3 части на миллиард.

Этот уран может быть извлечен из морской воды, хотя стоимость этого процесса примерно в 4 раза превышает текущую рыночную цену, поскольку эксперты по урану считают, что это увеличение стоимости должно быть возможно покрыть, поскольку текущая цена на уран низка. Существует также вариант использования тория для производства ядерной энергии, которого в земной коре примерно в 4,5 раза больше, чем урана.

Является ли ядерная энергия возобновляемой?

Хотя атомная энергия является экологически чистым источником энергии, строго говоря, она не является возобновляемой. Это связано с тем, что добытый уран является конечным источником топлива. Однако при извлечении урана из морской воды, как обсуждалось выше, уран будет близок к возобновляемому, поскольку ресурс пополняется за счет потока растворенного урана в морской воде.

Безопасна ли ядерная энергия?

Безопасность атомных электростанций была подчеркнута громкими авариями, такими как Чернобыльская и Фукусимская катастрофы, что заставило многих задуматься, являются ли они безопасным вариантом для производства энергии. Это правда, что есть три отличительные характеристики, влияющие на безопасность этих растений; радиоактивные материалы в реакторе могут оказаться опасными в случае утечки в окружающую среду; высокорадиоактивные продукты деления могут продолжать разлагаться и выделять тепло, что может привести к перегреву и радиоактивной утечке; и, наконец, авария с возникновением критичности, при которой невозможно контролировать цепную реакцию ядерного деления.

Однако современные реакторы спроектированы таким образом, чтобы предотвратить неконтролируемое увеличение мощности реактора за счет использования отрицательного парового коэффициента реактивности. Это означает, что скорость деления будет уменьшаться по мере увеличения температуры или количества пара в реакторе. Кроме того, цепную ядерную реакцию можно остановить вручную, вставив регулирующие стержни в активную зону реактора. Системы аварийного охлаждения активной зоны (САОР) предназначены для отвода остаточного тепла в случае выхода из строя обычных систем охлаждения, а физические барьеры, включая само здание защитной оболочки, также служат для ограничения выброса радиоактивных материалов в окружающую среду в случае аварии.

По статистике, в атомной энергетике уровень смертности составляет 0,07 на ТВтч произведенной энергии, что меньше, чем количество смертей на единицу энергии в результате аварий и загрязнения воздуха углем, нефтью, природным газом и гидроэнергетикой. Фактически, ядерная энергетика, по оценкам, предотвратила 1,8 миллиона смертей в период с 1971 по 2009 год за счет сокращения количества энергии, вырабатываемой за счет ископаемого топлива.

Несмотря на это, все еще существует обеспокоенность по поводу ядерных аварий, которые, как было показано, имеют социальные и психологические последствия, поскольку людей эвакуируют из районов, где произошли аварии. Исследование показало, что плохое психическое здоровье было самым большим последствием Чернобыльской катастрофы для общественного здравоохранения. Американский ученый Франк Н. фон Хиппель заявил, что непропорциональный страх перед ионизирующим излучением (радиофобия) может иметь долгосрочные психологические последствия для населения районов, пострадавших от аварии на Фукусиме.

Где была открыта ядерная энергия?

Ядерная энергия была открыта в Берлине, Германия, радиохимиками Отто Ханом и Фрицем Штрассманом во время работы в их лаборатории в декабре 1938 года.

Кто открыл ядерную энергию?

Как уже упоминалось выше, Отто Ган и Фриц Штрассман широко известны тем, что открыли ядерную энергию в 1938 году. Однако это открытие основано на многовековой научной мысли и инновациях.

Древнегреческие философы выдвинули идею о том, что материя состоит из невидимых частиц, которые называются атомами от греческого слова «атомос», что означает неделимый. Ученые, работавшие в 18-м и 19-мXX века развили эту идею, и к 1900 году физики выяснили, что атомы содержат большое количество энергии. В 1904 году британский физик Эрнест Резерфорд (называемый отцом ядерной науки) отмечал: «Если бы когда-либо было возможно по желанию контролировать скорость распада радиоэлементов, огромное количество энергии можно было бы получить из небольшого количества энергии. материи». Год спустя Альберт Эйнштейн разработал свою теорию взаимосвязи между массой и энергией с формулой E=mc ², или «энергия равна массе, умноженной на скорость света в квадрате».

В 1934 году эксперименты Энрико Ферми в Риме показали, что нейтроны можно расщеплять на различные виды атомов. Однако, когда он бомбардировал уран нейтронами, он получил элементы, которые оказались намного легче, чем ожидалось.

В декабре 1938 года Отто Ган и Фриц Штрассман выпустили нейтроны из источника, содержащего радий и бериллий, в уран (атомный номер 92) в своей лаборатории в Берлине. Они были удивлены, обнаружив более легкие элементы, такие как барий (атомный номер 56), в оставшихся материалах, которые имели только половину атомной массы урана.

Хан и Страссман связались со своей австрийской коллегой Лизой Мейтнер, которая жила в Копенгагене после бегства из нацистской Германии. Работая с Нильсом Бором и ее племянником Отто Р. Фришем, Мейтнер обнаружила, что атомные массы продуктов деления не соответствуют массе урана. С помощью теории Эйнштейна она определила, что потерянная масса превратилась в энергию, доказав, что произошло деление. Бор отправился в Соединенные Штаты в 1939 году, где встретился с Эйнштейном и поделился своим открытием, а также обсудил с Ферми возможность поддержания цепной реакции на конференции по теоретической физике в Вашингтоне, округ Колумбия.0003

В 1942 году Ферми и его коллега Лео Слизард разработали конструкцию цепного уранового реактора на основе урана, помещенного в стопку графита, чтобы создать кубический каркас из расщепляющегося материала.

После обсуждений в Чикагском университете Ферми и группа ученых были готовы проверить теорию, построив в ноябре 1942 года первый в мире ядерный реактор, Чикагский пайл-1. Реактор, установленный на полу корта для сквоша под спортивным стадионом университета, содержал уран, графит и кадмий, которые помогали контролировать реакцию, поглощая нейтроны. Кадмиевые стержни медленно извлекались из котла во время демонстрации реактора 2 декабря 19 г.42, что позволило ускорить реакцию до тех пор, пока в 15:25 по чикагскому времени ядерная реакция не стала самоподдерживающейся. Это ознаменовало начало ядерной эры. Однако производство ядерной энергии будет второстепенной задачей по сравнению с атомными исследованиями по разработке оружия для использования во Второй мировой войне в рамках Манхэттенского проекта.

Ядерная энергия может быть получена путем деления или синтеза. Ядерные реакторы десятилетиями использовали деление или расщепление атомов для производства энергии. Однако использование синтеза, соединения атомов, все еще находится на экспериментальной стадии для производства энергии. Слияние происходит естественным образом в ядре Солнца, где атомы водорода сливаются вместе, образуя гелий.

Реферат атомная энергетика плюсы и минусы: Атомная энергетика — плюсы и минусы