В какой стране появилась первая в мире АЭС? Кто и как создавал первопроходца в области атомной энергетики? Сколько АЭС в мире? Какая ядерная станция считается самой большой и мощной? Хотите узнать? Мы обо всем расскажем!

Предпосылки к созданию первой в мире АЭС

Изучение реакции атомов велось с начала 20го века во всех развитых странах мира. О том, что людям удалось подчинить себе энергию атома, первыми заявили в США, когда 6 августа 1945 года провели испытания, сбросив атомную бомбу, на японские города Хиросима и Нагасаки. Параллельно велось изучение применения атома в мирных целях. Разработки такого рода были и в СССР.

Именно в СССР появилась первая в мире АЭС. Ядерный потенциал был использован не в военных, а в мирных целях.

Еще в 40е Курчатов говорил о необходимости мирного изучения атома в целях извлечения его энергии на благо людей. Но попытки создания атомной энергетики прерывал Лаврентий Берия, в те годы именно он курировал проекты изучения атома. Берия считал, что атомная энергия может быть сильнейшим оружием в мире, способным сделать СССР непобедимой державой. Ну, собственно по поводу сильнейшего оружия он не ошибался…

После взрывов в Херосиме и Нагасаке в СССР началось усиленное изучение ядерной энергетики. Ядерное оружие в тот момент было гарантом безопасности страны. После испытаний советского ядерного оружия на Семипалатинском полигоне, в СССР началось активное развитие ядерной энергетики. Ядерное оружие уже было создано и испытано, можно было сосредоточиться на использовании атома в мирных целях.

Как создавалась первая в мире АЭС?

Для атомного проекта СССР в 1945 — 1946 годах были созданы 4 лаборатории ядерной энергетики. Первая и четвертая в Сухуми, вторая – в Снежинске и третья вблизи станции Обнинская в Калужской области, называлась она лаборатория В. Сегодня это физико-энергетический институт им. Лейпуцкого.

Первая в мире АЭС называлась Обнинской.

Она создавалась с участием немецких физиков, которых после окончания войны добровольно — принудительно выписывали из Германии для работы в атомных лабораториях Союза, точно так же с немецкими учеными поступали и в США. Одним из прибывших был физик-ядерщик Хайнс Позе, который какое-то время возглавлял Обнинскую лабораторию В. Так что своим открытием первая атомная станция обязана не только советским, но и немецким ученым.

Разрабатывалась первая в мире АЭС в Курчатовской лаборатории №2 и в «НИИхиммаше» под руководством Николая Доллежаля. Доллежаль был назначен главным конструктором ядерного реактора будущей АЭС. Создавали первую АЭС мира в Обнинской лаборатории В, все работы курировал сам Игорь Васильевич Курчатов, которого считали «отцом атомной бомбы», а теперь хотели сделать и отцом ядерной энергетики.

В начале 1951 года проект АЭС находился только на стадии разработки, но здание под атомную станцию уже начали строить. Тяжелые конструкции из железа и бетона, которые невозможно переделать или расширить, уже существовали, а ядерный реактор все еще не был до конца спроектирован. Позже у строителей появится еще одна головная боль – вставить ядерную установку в уже готовое здание.

Интересно то, что первая АЭС в мире проектировалась так, что в ТВЭЛы – тонкие трубки, которые помещаются в ядерную установку, помещались не урановые таблетки, как сегодня, а урановый порошок, из сплавов урана и молибдена. Первые 512 ТВЭЛов для запуска АЭС были сделаны на заводе в городе Электросталь, каждый из них проходил проверку на прочность, делали это вручную. В ТВЭЛ заливалась горячая вода нужной температуры, по покраснению трубки, ученые определяли, выдерживает ли металл высокую температуру. В первых партиях ТВЭЛов было очень много бракованных изделий.

Интересные факты о первой в мире АЭС

1. Обнинская атомная станция, первая АЭС в СССР, была снабжена ядерным реактором, который назвали АМ. Сначала расшифровывали эти буквы как «атом морской», т.к. планировали использовать установку и на атомных подводных лодках, но позже выяснилось, что конструкция слишком большая и тяжелая для подводной лодки и АМ стали расшифровывать как «атом мирный».
2. Первая в мире АЭС была построена в рекордно короткие сроки. С момента начала стройки до сдачи ее в эксплуатацию прошло всего 4 года.
3. По проекту первая атомная станция стоила 130 миллионов рублей. В пересчете на наши деньги это около 4х миллиардов рублей. Именно такую сумму выделили на ее проектировку и строительство.

Запуск первой в мире АЭС

Пуск первой в мире атомной электростанции состоялся 9 мая 1954 года, работала АЭС в холостом режиме. 26 июня 1954 она дала первый электрический ток, был осуществлен энергетический пуск.
Какую мощность выдавала первая атомная станция в СССР? Всего 5 МВт – на такой небольшой мощности работала первая атомная электростанция.

Мировое сообщество восприняло новость о том, что первая в мире АЭС была запущена, с гордостью и ликованием. Впервые в мире человек использовал энергию атома в мирных целях, это открывало большие перспективы и возможности для дальнейшего развития энергетики. Физики-ядерщики мира называли запуск Обнинской станции началом новой эры.

За время работы, первая АЭС в мире множество раз выходила из строя, приборы внезапно ломались и давали сигнал для аварийной остановки ядерного реактора. Интересно, что по инструкции, для нового запуска реактора необходимо 2 часа, но работники станции научились заново запускать механизм за 15-20 минут.

Такая быстрая реакция была необходима. И не, потому что подачу электроэнергии не хотелось прекращать, а потому что первая АЭС в мире стала своего рода выставочным экспонатом и почти ежедневно туда приезжали зарубежные ученые, изучавшие работу станции. Показать, что механизм не работает – значит получить большие проблемы.

Последствия запуска первой в мире АЭС

На Женевской конференции 1955 года советские ученые объявили, о том, что впервые в мире построили промышленную атомную станцию. После доклада зал аплодировал физикам стоя, даже несмотря на то, что аплодисменты были запрещены правилами собрания.

После того, как первая атомная электростанция была запущена, начались активные исследования в области применения ядерных реакций. Появились проекты атомных автомобилей и самолетов, энергию атомов даже собирались применять в борьбе с вредителями зерна и для стерилизации медицинских материалов.

Обнинская АЭС стала своеобразным толчком к открытию атомных станций по всему миру. Изучая ее модель, можно было проектировать новые станции и совершенствовать их работу. Кроме того, используя схемы работы АЭС был спроектирован атомный ледокол и усовершенствована атомная подводная лодка.

Первая атомная станция проработала 48 лет. В 2002 году ее ядерный реактор остановили. Сегодня на территории Обнинской АЭС существует своеобразный музей атомной энергетики, который с экскурсиями посещают как рядовые школьники, так и известные личности. К примеру, недавно на Обнинскую АЭС приезжал английский принц Майкл Кентский. В 2014 году первая атомная электростанция отпраздновала свое 60летие.

Открытие АЭС мира

Первая АЭС в СССР стала началом длинной цепи открытий новых АЭС мира. Новые атомные станции использовали все более усовершенствованные и мощные ядерные реакторы. Атомная электростанция мощностью 1000МВт стала привычным явлением в современном мире электроэнергетики.

Первая АЭС в мире работала с графито-водным ядерным реактором. После многие страны стали экспериментировать с устройством ядерных реакторов и изобрели новые их типы.

1. В 1956 году открылась первая в мире АЭС с газоохлаждаемым реактором – АЭС Калдер-холл в США.
2. В 1958 году в США открыли АЭС Шиппингпорт, но уже с водо-водяным реактором.
3. Первая атомная электростанция с кипящим ядерным реактором – АЭС Дрезден, открытая в США В 1960.
4. В 1962 году канадцы построили атомную станцию с тяжеловодным реактором.
5. А в 1973 свет узрел Шевченковскую АЭС, построенную в СССР – это первая атомная электростанция с реактором-размножителем.

Атомная энергетика сегодня

Сколько атомных станций в мире? 192 атомных станции. Сегодня карта АЭС мира охватывает 31 страну. Во всех странах мира существуют 450 энергоблоков, еще 60 энергоблоков находятся на стадии строительства. Все атомные станции мира имеют общую мощность в 392 082 МВт.

Атомные электростанции в мире сосредоточены в основном в США, Америка является лидером по установленной мощности, однако в этой стране на долю атомной энергетики приходится лишь 20% всей энергосистемы. 62 АЭС США дают общую мощность в 100 400 МВт.

Второе место по установленной мощности занимает лидер АЭС в Европе – Франция. Ядерная энергетика в этой стране является национальным приоритетом и занимает 77% доли от всей добычи электроэнергии. Всего во Франции 19 атомных станций общей мощностью 63 130 МВт.

Во Франции также находится АЭС с самыми мощными в мире реакторами. На атомной станции Сиво работают два водо-водяных энергоблока. Мощность каждого из них – 1561 МВт. Настолько сильными реакторами не может похвастаться ни одна АЭС мира.
Третье место в рейтинге самых «продвинутых» стран в атомной энергетике занимает Япония. Именно в Японии находится самая мощная АЭС в мире по общему количеству вырабатываемой на АЭС энергии.

Первая АЭС в России

Вешать ярлык «первая АЭС в России» на Обнинскую АЭС было бы неправильно, т.к. над ее созданием трудились советские ученые, приехавшие со всего СССР и даже из-за его пределов. После распада Союза в 1991 году все атомные мощности стали принадлежать тем уже независимым странам, на территории коих они находились.

После распада СССР независимой России в наследство достались 28 ядерных ректоров общей мощностью 20 242 МВт. С момента обретения независимости россияне открыли еще 7 энергоблоков общей мощностью 6 964 МВт.

Сложно определить, где была открыта первая АЭС в России, т.к. в основном российские ядерщики открывают новые реакторы в уже имеющихся атомных станциях. Единственная станция, все энергоблоки которой были открыты в независимой России – Ростовская АЭС, она то и может носить название «первая АЭС в России».

Первая АЭС в России проектировалась и строилась еще во времена СССР, в 1977 были начаты строительные работы, в 1979 был окончательно утвержден ее проект. Да, мы ничего не перепутали, работы на Ростовской АЭС начинались раньше, чем ученые доделали итоговый проект. В 1990 году строительство было заморожено, и это при том, что 1й блок станции был готов на 95%.

Возобновили строительство Ростовской АЭС только в 2000 году. В марте 2001 первая АЭС в России официально начала работать, правда, пока с одним ядерным реактором вместо планирующихся четырех. В 2009 начал работать второй энергоблок станции, в 2014 – третий. В 2015 году первая атомная станция независимой России обзавелась 4м энергоблоком, который, к слову, еще не достроен и не введен в эксплуатацию.

Первая АЭС в России находится в Ростовской области недалеко от города Волгодонска.

АЭС США

Если первая атомная станция в СССР появилась в 1954 году, то ядерными станциями Америки карта АЭС пополнилась только в 1958. Учитывая непрекращающееся соревнование Советского Союза и США в области энергетики, (да и не только энергетики) 4 года являлись серьезным отставанием.

Первая АЭС США — АЭС Шиппингпорт в Пенсильвании. Первая АЭС в СССР имела мощность всего в 5МВт, американцы пошли дальше, и Шиппингпорт имела уже 60МВт мощности.
Активное строительство АЭС США продолжалось до 1979 года, тогда случилась авария на станции Три-Майл-Айленд, из-за ошибок работников станции расплавилось ядерное топливо. Устраняли аварию на этой АЭС США целых 14 лет, на это ушло более миллиарда долларов. Авария на Три-Майл-Айленд на время приостановила разработку ядерной энергетики в Америке. Однако сегодня в США находится наибольшее количество АЭС в мире.

По состоянию на июнь 2016 карта атомных станций США включает в себя 100 ядерных реакторов, общей мощностью 100,4 ГВт. На стадии строительства находятся еще 4 реактора общей мощностью 5ГВт. Атомные станции США вырабатывают 20% всей электроэнергии в этой стране.

Самая мощная АЭС США на сегодня – АЭС Пало Верде, она может обеспечить электроэнергией 4 миллиона человек и дать мощность в 4 174МВт. Кстати, АЭС США Пало Верде входит и в топ «Крупнейшие атомные электростанции мира». Там эта ядерная станция на 9м месте.

Крупнейшие АЭС мира

Атомная электростанция мощностью 1000Вт когда-то казалась недосягаемой вершиной ядерной науки. Сегодня карта АЭС мира включает в себя огромных гигантов атомной энергетики мощностями под 6, 7, 8 тысяч мегаватт. Какие они, самые крупные атомные электростанции в мире?

К самым большим и мощным АЭС в мире сегодня относят:

1. АЭС Палюэль во Франции. Эта атомная станция работает на 4х энергоблоках, общая мощность которых составляет 5 528МВт.
2. Французская АЭС Гравлин. Эта АЭС на севере Франции считается самой большой и мощной в своей стране. На этой АЭС работают 6 реакторов общей мощностью в 5 460МВт.
3. АЭС Ханбит (другое название Йонгван) находится на юго-западе Южной Кореи на побережье Желтого моря. 6 ее ядерных реакторов дают мощность в 5 875 МВт. Интересно, что переименовали АЭС Йонгван в Ханбит по просьбе рыбаков местечка Йонгван, где находится станция. Продавцы рыбы не хотели, чтобы их продукция ассоциировалась во всем мире с атомной энергетикой и радиацией. Это снижало им прибыль.
   4. АЭС Ханул (ранее – АЭС Хульчин) тоже южнокорейская атомная электростанция. Примечательно, что АЭС Ханбит, она превосходит всего в 6МВт. Таким образом, мощность станции Ханул составляет 5 881 МВт.
   5. Запорожская АЭС — самая мощная АЭС в Европе, Украине и на всем постсоветском пространстве. Находится эта станция в городе Энергодар. 6 ядерных реакторов дают мощность в 6000 МВт. Строить Запорожскую АЭС начали еще в 1981 году, в 1984 году ее ввели в эксплуатацию. Сегодня эта станция генерирует пятую часть всей электроэнергии Украины и половину всей атомной энергии страны.

Самая мощная АЭС в мире

АЭС Касивадзаки-Карива – такое замысловатое название носит самая мощная АЭС. Она эксплуатирует 5 кипящих ядерных реакторов и два улучшенных кипящих ядерных реактора. Их суммарная мощность составляет 8 212 МВт (для сравнения, мы знаем, что первая АЭС в мире была мощностью всего в 5МВТ). Строилась самая мощная АЭС мира с 1980 по 1993 год. Вот несколько интересных фактов об этой атомной станции.

1. В результате мощного землетрясения в 2007 году Касивадзаки-Карива получила множество различных повреждений, опрокинулись несколько ёмкостей с отходами низкой радиоактивности, произошла утечка радиоактивной воды в море. Из-за землетрясения повредились фильтры АЭС и радиоактивная пыль вышла за пределы станции.
2. Общий ущерб от землетрясения в Японии 2007 года оценивается в 12 с половиной миллиардов долларов. Из них 5,8 миллиардов убытков «забрала» на ремонт самая мощная АЭС мира Касивадзаки-Карива.
3. Интересно, что до 2011 года самой мощной АЭС можно было назвать другую японскую атомную станцию. Фукусима 1 и Фукусима 2 по сути являлись одной атомной мощностью и вместе вырабатывали 8 814МВт.
4. Большая общая мощность АЭС совсем не значит, что в ней используются сильнейшие ядерные реакторы. Максимальная мощность одного из реакторов на Касивадзаки-Карива – 1315 МВт. Большой итоговой мощности станция добивается за счет того, что работают в ней 7 ядерных реакторов.

С того момента, как открылась первая АЭС в мире прошло больше 60ти лет. За это время атомная энергетика шагнула далеко вперед, разработав новые типы ядерных реакторов и в тысячи раз увеличив мощность атомных станций. Сегодня атомные станции мира – это огромная энергетическая империя, все более развивающаяся с каждым днем. Мы уверены, что состояние АЭС мира сегодня – это далеко не предел. За ядерной энергетикой большое и светлое будущее.

Атомная электроэнергетика – современный и быстро развивающийся способ добычи электричества. А вы знаете, как устроены атомные станции? Каков принцип работы АЭС? Какие типы ядерных реакторов сегодня существуют? Постараемся детально рассмотреть схему работы АЭС, вникнуть в устройство ядерного реактора и узнать о том, насколько безопасен атомный способ добычи электроэнергии.

Как устроена АЭС?

Любая станция – это закрытая зона вдалеке от жилого массива. На ее территории находятся несколько зданий. Самое главное сооружение – здание реактора, рядом с ним расположен машинный зал, из которого реактором управляют, и здание безопасности.

Схема невозможна без ядерного реактора. Атомный (ядерный) реактор – это устройство АЭС, которое призвано организовать цепную реакцию деления нейтронов с обязательным выделением энергии при этом процессе. Но каков принцип работы АЭС?

Вся реакторная установка помещается в здание реактора, большую бетонную башню, которая скрывает реактор и в случае аварии удержит в себе все продукты ядерной реакции. Эту большую башню называют контейнтмент, герметичная оболочка или гермозона.

Гермозона в новых реакторах имеет 2 толстые бетонные стенки – оболочки.
Внешняя оболочка толщиной в 80 см обеспечивает защиту гермозоны от внешних воздействий.

Внутренняя оболочка толщиной в 1 метр 20 см имеет в своем устройстве специальные стальные тросы, которые увеличивают прочность бетона почти в три раза и не дадут конструкции рассыпаться. С внутренней стороны она выложена тонким листом специальной стали, которая призвана служить дополнительной защитой контейнтмента и в случае аварии не выпустить содержимое реактора за пределы гермозоны.

Такое устройство атомной станции позволяет выдержать падение самолета весом до 200 тонн, 8 бальное землетрясение, торнадо и цунами.

Впервые герметичная оболочка была сооружена на американской АЭС Коннектикут Янки в 1968 году.

Полная высота гермозоны – 50-60 метров.

Из чего состоит атомный реактор?

Чтобы понять принцип работы ядерного реактора, а значит и принцип работы АЭС, нужно разобраться в составляющих реактора.

• Активная зона. Это зона, куда помещается ядерное топливо (тепловыделитель) и замедлитель. Атомы топлива (чаще всего топливом выступает уран) совершают цепную реакцию деления. Замедлитель призван контролировать процесс деления, и позволяет провести нужную по скорости и силе реакцию.
• Отражатель нейтронов. Отражатель окружает активную зону. Состоит он из того же материала, что и замедлитель. По сути это короб, главное назначение которого – не дать нейтронам выйти из активной зоны и попасть в окружающую среду.
• Теплоноситель. Теплоноситель должен вобрать в себя тепло, которое выделилось при делении атомов топлива, и передать его другим веществам. Теплоноситель во многом определяет то, как устроена АЭС. Самый популярный теплоноситель на сегодня – вода.
  Система управления реактором. Датчики и механизмы, которые приводят реактор АЭС в действие.

Топливо для АЭС

На чем работает АЭС? Топливо для АЭС – это химические элементы, обладающие радиоактивными свойствами. На всех атомных станциях таким элементом выступает уран.

Устройство станций подразумевает, что АЭС работают на сложном составном топливе, а не на чистом химическом элементе. И чтобы из природного урана добыть урановое топливо, которое загружается в ядерный реактор, нужно провести множество манипуляций.

Обогащенный уран

Уран состоит из двух изотопов, то есть в его составе есть ядра с разной массой. Назвали их по количеству протонов и нейтронов изотоп -235 и изотоп-238. Исследователи 20 века начали добывать из руды 235й уран, т.к. его легче было разлагать и преобразовывать. Выяснилось, что такого урана в природе всего 0,7 % (остальные проценты достались 238му изотопу).

Что делать в этом случае? Уран решили обогащать. Обогащение урана это процесс, когда в нем остается много нужных 235х изотопов и мало ненужных 238х. Задача обогатителей урана – из 0.7% сделать почти 100% урана-235.

Обогатить уран можно с помощью двух технологий – газодиффузионной или газоцентрифужной. Для их использования уран, добытый из руды, переводят в газообразное состояние. В виде газа его и обогащают.

Урановый порошок

Обогащенный урановый газ переводят в твердое состояние – диоксид урана. Такой чистый твердый 235й уран выглядит как большие белые кристаллы, которые позже дробят в урановый порошок.

Урановые таблетки

Урановые таблетки – это твердые металлические шайбы, длиной в пару сантиметров. Чтобы из уранового порошка слепить такие таблетки, его перемешивают с веществом – пластификатором, он улучшает качество прессования таблеток.

Прессованные шайбы запекают при температуре 1200 градусов по Цельсию более суток, чтобы придать таблеткам особую прочность и устойчивость к высоким температурам. То, как работает АЭС, напрямую зависит от того, насколько хорошо спрессовали и запекли урановое топливо.

Запекают таблетки в молибденовых ящиках, т.к. только этот металл способен не расплавиться при «адских» температурах свыше полутора тысяч градусов. После этого урановое топливо для АЭС считается готовым.

Что такое ТВЭЛ и ТВС?

Активная зона реактора внешне выглядит как огромный диск или труба с дырками в стенках (в зависимости от типа реактора), раз в 5 больше человеческого тела. В этих дырках находится урановое топливо, атомы которого и проводят нужную реакцию.

Просто так закинуть топливо в реактор невозможно, ну, если вы не хотите получить взрыв всей станции и аварию с последствиями на пару близлежащих государств. Поэтому урановое топливо помещается в ТВЭЛы, а потом собирается в ТВС. Что значат эти аббревиатуры?

• ТВЭЛ – тепловыделяющий элемент (не путать с одноименным названием российской компании, которая их производит). По сути это тонкая и длинная циркониевая трубка, сделанная из сплавов циркония, в которую помещаются урановые таблетки. Именно в ТВЭЛах атомы урана начинают взаимодействовать друг с другом, выделяя тепло при реакции.

Цирконий выбран материалом для производства ТВЭЛов благодаря его тугоплавкости и антикоррозийности.

Тип ТВЭЛов зависит от типа и строения реактора. Как правило, строение и назначение ТВЭЛов не меняется, разными могут быть длина и ширина трубки.

В одну циркониевую трубку автомат загружает более 200 урановых таблеток. Всего в реакторе одновременно работают около 10 миллионов урановых таблеток.
ТВС – тепловыделяющая сборка. Работники АЭС называют ТВС пучками.

По сути это несколько ТВЭЛов, скрепленных между собой. ТВС – это готовое атомное топливо, то, на чем работает АЭС. Именно ТВС загружаются в ядерный реактор. В один реактор помещаются около 150 – 400 ТВС.
В зависимости от того, в каком реакторе ТВС будет работать, они бывают разной формы. Иногда пучки складываются в кубическую, иногда в цилиндрическую, иногда в шестиугольную форму.

Одна ТВС за 4 года эксплуатации вырабатывает столько же энергии как при сжигании 670 вагонов угля, 730 цистерн с природным газом или 900 цистерн, груженных нефтью.
Сегодня ТВС производят в основном на заводах России, Франции, США и Японии.

Чтобы доставить топливо для АЭС в другие страны, ТВС запечатывают в длинные и широкие металлические трубы, из труб выкачивают воздух и специальными машинами доставляют на борта грузовых самолетов.

Весит ядерное топливо для АЭС запредельно много, т.к. уран – один из самых тяжелых металлов на планете. Его удельный вес в 2,5 раза больше, чем у стали.

Атомная электростанция: принцип работы

Каков принцип работы АЭС? Принцип работы АЭС базируется на цепной реакции деления атомов радиоактивного вещества – урана. Эта реакция происходит в активной зоне ядерного реактора.

Если не вдаваться в тонкости ядерной физики, принцип работы АЭС выглядит так:
После пуска ядерного реактора из ТВЭЛов извлекаются поглощающие стержни, которые не дают урану вступить в реакцию.

Как только стрежни извлечены, нейтроны урана начинают взаимодействовать друг с другом.

Когда нейтроны сталкиваются, происходит мини-взрыв на атомном уровне, выделяется энергия и рождаются новые нейтроны, начинает происходить цепная реакция. Этот процесс выделяет тепло.

Тепло отдается теплоносителю. В зависимости от типа теплоносителя оно превращается в пар или газ, которые вращают турбину.

Турбина приводит в движение электрогенератор. Именно он по факту и вырабатывает электрический ток.

Если не следить за процессом, нейтроны урана могут сталкиваться друг с другом до тех пор, пока не взорвут реактор и не разнесут всю АЭС в пух и прах. Контролируют процесс компьютерные датчики. Они фиксируют повышение температуры или изменение давления в реакторе и могут автоматически остановить реакции.

Чем отличается принцип работы АЭС от ТЭС (теплоэлектростанций)?

Различия в работе есть только на первых этапах. В АЭС теплоноситель получает тепло от деления атомов уранового топлива, в ТЭС теплоноситель получает тепло от сгорания органического топлива (угля, газа или нефти). После того, как или атомы урана, или газ с углём выделили тепло, схемы работы АЭС и ТЭС одинаковы.

Типы ядерных реакторов

То, как работает АЭС, зависит от того, как именно работает ее атомный реактор. Сегодня есть два основных типа реакторов, которые классифицируются по спектру нейронов:
Реактор на медленных нейтронах, его также называют тепловым.

Для его работы используется 235й уран, который проходит стадии обогащения, создания урановых таблеток и т.д. Сегодня реакторов на медленных нейтронах подавляющее большинство.
Реактор на быстрых нейтронах.

За этими реакторами будущее, т.к. работают они на уране-238, которого в природе пруд пруди и обогащать этот элемент не нужно. Минус таких реакторов только в очень больших затратах на проектирование, строительство и запуск. Сегодня реакторы на быстрых нейтронах работают только в России.

Теплоносителем в реакторах на быстрых нейтронах выступает ртуть, газ, натрий или свинец.

Реакторы на медленных нейтронах, которыми сегодня пользуются все АЭС мира, тоже бывают нескольких типов.

Организация МАГАТЭ (международное агентство по атомной энергетике) создало свою классификацию, которой пользуются в мировой атомной энергетике чаще всего. Так как принцип работы атомной станции во многом зависит от выбора теплоносителя и замедлителя, МАГАТЭ базировали свою классификацию на этих различиях.

С химической точки зрения оксид дейтерия идеальный замедлитель и теплоноситель, т.к. ее атомы наиболее эффективно взаимодействуют с нейтронами урана по сравнению с другими веществами. Попросту говоря, свою задачу тяжелая вода выполняет с минимальными потерями и максимальным результатом. Однако ее производство стоит денег, в то время как обычную «легкую» и привычную для нас воду использовать куда проще.

Несколько фактов об атомных реакторах…

Интересно, что один реактор АЭС строят не менее 3х лет!
Для постройки реактора необходимо оборудование, которое работает на электрическом токе в 210 кило Ампер, что в миллион раз превышает силу тока, которая способна убить человека.

Одна обечайка (элемент конструкции) ядерного реактора весит 150 тонн. В одном реакторе таких элементов 6.

Водо-водяной реактор

Как работает АЭС в целом, мы уже выяснили, чтобы все «разложить по полочкам» посмотрим, как работает наиболее популярный водо-водяной ядерный реактор.
Во всем мире сегодня используют водо-водяные реакторы поколения 3+. Они считаются самыми надежными и безопасными.

Все водо-водяные реакторы в мире за все годы их эксплуатации в сумме уже успели набрать более 1000 лет безаварийной работы и ни разу не давали серьезных отклонений.

Структура АЭС на водо-водяных реакторах, подразумевает, что между ТВЭЛами циркулирует дистиллированная вода, нагретая до 320 градусов. Чтобы не дать ей перейти в парообразное состояние ее держат под давлением в 160 атмосфер. Схема АЭС называет ее водой первого контура.

Нагретая вода попадает в парогенератор и отдает свое тепло воде второго контура, после чего снова «возвращается» в реактор. Внешне это выглядит так, что трубки воды первого контура соприкасаются с другими трубками – воды второго контура, они передают тепло друг другу, но воды не контактируют. Контактируют трубки.

Таким образом, исключена возможность попадания радиации в воду второго контура, которая будет далее участвовать в процессе добычи электричества.

Безопасность работы АЭС

Узнав принцип работы АЭС мы должны понимать как же устроена безопасность. Устройство АЭС сегодня требует повышенного внимания к правилам безопасности.
Затраты на безопасность АЭС составляют примерно 40% от общей стоимости самой станции.

В схему АЭС закладываются 4 физических барьера, которые препятствуют выходу радиоактивных веществ. Что должны делать эти барьеры? В нужный момент суметь прекратить ядерную реакцию, обеспечивать постоянный отвод тепла от активной зоны и самого реактора, предотвращать выход радионуклеидов за пределы контайнмента (гермозоны).

• Первый барьер – прочность урановых таблеток. Важно, чтобы они не разрушались под воздействием высоких температур в ядерном реакторе. Во многом то, как работает атомная станция, зависит от того, как «испекли» таблетки из урана на начальной стадии изготовления. Если таблетки с урановым топливом запечь неверно, то реакции атомов урана в реакторе будут непредсказуемыми.
• Второй барьер – герметичность ТВЭЛов. Циркониевые трубки должны быть плотно запечатаны, если герметичность будет нарушена, то в лучшем случае реактор будет поврежден и работа остановлена, в худшем – все взлетит на воздух.
• Третий барьер – прочный стальной корпус реактор а, (та самая большая башня – гермозона) который «удерживает» в себе все радиоактивные процессы. Повредится корпус – радиация выйдет в атмосферу.
• Четвертый барьер – стержни аварийной защиты. Над активной зоной на магниты подвешиваются стержни с замедлителями, которые могут за 2 секунды поглотить все нейтроны и остановить цепную реакцию.

Если, несмотря на устройство АЭС с множеством степеней защиты, охладить активную зону реактора в нужный момент не удастся, и температура топлива возрастет до 2600 градусов, то в дело вступает последняя надежда системы безопасности – так называемая ловушка расплава.

Дело в том, что при такой температуре дно корпуса реактора расплавится, и все остатки ядерного топлива и расплавленных конструкций стекут в специальный подвешенный над активной зоной реактора «стакан».

Ловушка расплава охлаждаема и огнеупорна. Она наполнена так называемым «жертвенным материалом», который постепенно останавливает цепную реакцию деления.

Таким образом, схема АЭС подразумевает несколько степеней защиты, которые практически полностью исключают любую возможность аварии.