Kerncentrales. Kerncentrales van Oekraïne. Kerncentrales in Rusland

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

De moderne energiebehoefte van de mensheid groeit in een gigantisch tempo. Het verbruik ervan voor het verlichten van steden, voor industriële en andere behoeften van de nationale economie neemt toe. Daardoor komt er steeds meer roet van de verbranding van kolen en stookolie in de atmosfeer en neemt het broeikaseffect toe. Daarnaast wordt er de laatste jaren steeds meer gesproken over de introductie van elektrische voertuigen, wat ook zal bijdragen aan de toename van het elektriciteitsverbruik.

Helaas kunnen milieuvriendelijke HPP's dergelijke gigantische behoeften niet dekken, en een verdere toename van het aantal thermische centrales en thermische centrales is gewoon niet aan te raden. Wat te doen in dit geval? En er is niet veel om uit te kiezen: kerncentrales zijn, mits goed geëxploiteerd, een uitstekende manier om uit de energie-impasse te komen.

Ondanks wat er in Tsjernobyl is gebeurd, zelfsIndachtig de recente mislukkingen van de Japanners, erkennen wetenschappers over de hele wereld dat het vreedzame atoom de enige oplossing is voor de naderende energiecrisis van vandaag. Veel geadverteerde alternatieve energiebronnen leveren nog geen honderdste van de hoeveelheid elektriciteit die de wereld elke dag nodig heeft.

Bovendien veroorzaakte zelfs de explosie van de kerncentrale in Tsjernobyl nog geen honderdste van de schade aan het milieu, wat zelfs bij één ramp op een olieplatform wordt opgemerkt. Het BP-incident is hiervan een duidelijke bevestiging.

Het werkingsprincipe van een kernreactor

De warmtebron zijn brandstofelementen - TVEL. In feite zijn dit buizen gemaakt van een zirkoniumlegering, die enigszins onderhevig is aan degeneratie, zelfs in de zone van actieve splitsing van atomen. Binnenin worden tabletten van uraniumdioxide of korrels van een legering van uranium en molybdeen geplaatst. In de reactor worden deze buizen samengevoegd tot assemblages, die elk 18 splijtstofelementen bevatten.

In totaal kunnen er bijna tweeduizend assemblages zijn, en ze worden in kanalen in het grafietmetselwerk geplaatst. De vrijgekomen warmte wordt opgevangen door middel van een koelmiddel en in moderne kerncentrales zijn er twee circulatiecircuits. In de tweede daarvan heeft water op geen enkele manier interactie met de reactorkern, wat de veiligheid van de constructie als geheel aanzienlijk verhoogt. De reactor zelf bevindt zich in een schacht en er is een speciale capsule gemaakt voor grafietmetselwerk van dezelfde zirkoniumlegering (30 mm dik).

De hele structuur rust op een extreem massieve basis van hoogwaardig beton, waaronder het zwembad zich bevindt. Het dient om de nucleaire af te koelenbrandstof bij een ongeval.

Het werkingsprincipe is eenvoudig: brandstofelementen worden verwarmd, de warmte ervan wordt overgebracht naar het primaire koelmiddel (vloeibaar natrium, deuterium), waarna de energie wordt overgebracht naar het secundaire circuit, waarbinnen water circuleert onder enorme druk. Het kookt onmiddellijk en de stoom laat de turbines van de generatoren draaien. Daarna komt de stoom in de condensatie-inrichtingen, verandert opnieuw in een vloeibare toestand, waarna deze opnieuw naar het secundaire circuit wordt gestuurd.

Geschiedenis van de schepping

In de tweede helft van de jaren veertig werd in de USSR alles in het werk gesteld om projecten op te zetten waarbij vreedzaam gebruik werd gemaakt van atoomenergie. De beroemde academicus Kurchatov, sprekend op een reguliere vergadering van het Centraal Comité van de CPSU, deed een voorstel om atoomenergie te gebruiken om elektriciteit op te wekken, iets waar het land, herstellende van een verschrikkelijke oorlog, dringend behoefte aan had.

In 1950 begon de bouw van een kerncentrale (de eerste ter wereld trouwens), die werd aangelegd in het dorp Obninskoye, in de regio Kaluga. Vier jaar later werd dit station, met een vermogen van 5 MW, met succes gelanceerd. Het unieke van het evenement ligt ook in het feit dat ons land de eerste staat ter wereld werd die erin slaagde het atoom effectief uitsluitend voor vreedzame doeleinden te gebruiken.

Doorgaan met werken

Al in 1958 werd begonnen met het ontwerp van de Siberische kerncentrale. De ontwerpcapaciteit nam direct 20 keer toe tot 100 MW. Maar het unieke van de situatie zit hier niet eens in. Bij de oplevering van het station bedroeg het rendement 600 MW. Wetenschappers in slechts een paarjaren zijn erin geslaagd om het project zo veel te verbeteren, en vrij recent leek een dergelijke prestatie volkomen onmogelijk.

Kerncentrales in de uitgestrektheid van de Unie groeiden toen echter niet slechter dan paddenstoelen. Dus, een paar jaar na de Siberische kerncentrale, werd de kerncentrale van Beloyarsk gelanceerd. Al snel werd er een station gebouwd in Voronezh. In 1976 werd de kerncentrale van Koersk in gebruik genomen, waarvan de reactoren in 2004 grondig werden gemoderniseerd.

Over het algemeen werden kerncentrales in de naoorlogse periode op een geplande manier gebouwd. Alleen de ramp in Tsjernobyl kan dit proces vertragen.

Hoe ging het in het buitenland

Er mag niet van worden uitgegaan dat dergelijke ontwikkelingen uitsluitend in ons land plaatsvonden. De Britten waren zich terdege bewust van het belang van kerncentrales en werkten daarom actief in die richting. Dus al in 1952 lanceerden ze hun eigen project om kerncentrales te ontwikkelen en te bouwen. Vier jaar later werd de stad Calder Hall de eerste Engelse kernstad met een eigen elektriciteitscentrale van 46 MW. In 1955 werd in de Amerikaanse stad Shippingport plechtig een kerncentrale in gebruik genomen. Het vermogen was gelijk aan 60 MW. Sindsdien zijn kerncentrales begonnen aan hun triomftocht rond de wereld.

Bedreigingen voor vreedzaam atoom

De eerste euforie van het temmen van het atoom werd al snel vervangen door angst en angst. Natuurlijk was de kerncentrale van Tsjernobyl de ernstigste ramp, maar er was de Mayak-centrale, ongelukken met kernreactoren in kernonderzeeërs, evenals andere incidenten, waarvan we er veel waarschijnlijk nooit zullen weten. De gevolgen van deze ongevallendwong mensen na te denken over het verhogen van het cultuurniveau in het gebruik van atoomenergie. Bovendien realiseerde de mensheid zich opnieuw dat ze de elementaire krachten van de natuur niet konden weerstaan.

Veel beroemdheden van de wereldwetenschap discussiëren al lang over hoe kerncentrales veiliger kunnen worden gemaakt. In Moskou werd in 1989 een wereldvergadering bijeengeroepen, op basis van de resultaten van de bijeenkomst werden conclusies getrokken over de noodzaak om de controle over kernenergie radicaal aan te scherpen.

Vandaag de dag houden wereldwijde gemeenschappen nauwlettend in de gaten hoe al deze overeenkomsten worden nageleefd. Geen enkele hoeveelheid observatie en controle kan echter redden van natuurrampen of banale domheid. Dit werd eens te meer bevestigd door het ongeval in Fukushima-1, waardoor honderden miljoenen tonnen radioactief water in de Stille Oceaan zijn terechtgekomen. In het algemeen heeft Japan, waar de kerncentrale het enige middel is om de gigantische behoeften van de industrie en de bevolking van elektriciteit te voorzien, het bouwprogramma van de kerncentrale niet opgegeven.

Classificatie

Alle kerncentrales kunnen worden ingedeeld op basis van het type geproduceerde energie, maar ook op basis van het model van hun reactor. Er wordt ook rekening gehouden met de mate van veiligheid, het type constructie en andere belangrijke parameters.

Zo worden ze geclassificeerd volgens het type geproduceerde energie:

• Kerncentrales. De enige energie die ze opwekken is elektriciteit.
• Thermische kerncentrales. Naast elektriciteit wekken deze voorzieningen ook warmte op, wat ze bijzonder waardevol maakt voor inzet in noordelijke steden. Daar, de exploitatie van een kerncentralemaakt het mogelijk om de afhankelijkheid van de regio van brandstofvoorziening uit andere regio's sterk te verminderen.

Verbruikte brandstof en andere kenmerken

De meest voorkomende zijn kernreactoren die verrijkt uranium als brandstof gebruiken. De koelvloeistof is licht water. Dergelijke reactoren worden lichtwaterreactoren genoemd en er zijn twee soorten. In het eerste geval wordt de stoom die wordt gebruikt om de turbines te laten draaien gevormd in de reactorkern.

Voor de vorming van stoom in het tweede geval wordt een koellichaamsysteem gebruikt, waardoor er geen water in de kern komt. Trouwens, de ontwikkeling van dit systeem begon al in de jaren 50 van de vorige eeuw en de Amerikaanse militaire ontwikkelingen dienden als basis daarvoor. Rond dezelfde tijd ontwikkelde de USSR een reactor van het eerste type, maar met een moderatiesysteem, in de rol waarvan grafietstaven werden gebruikt.

Zo zag de gasgekoelde reactor eruit, die door veel kerncentrales in Rusland wordt gebruikt. De snelle versnelling van de bouw van stations van dit specifieke model was te danken aan het feit dat de reactoren plutonium van wapenkwaliteit als bijproduct produceerden. Bovendien is zelfs gewoon natuurlijk uranium, waarvan de voorraden in ons land zeer groot zijn, geschikt als brandstof voor deze variëteit.

Een ander type reactor dat vrij wijdverbreid is over de hele wereld, is het zwaarwatermodel dat wordt gevoed door natuurlijk uranium. In het begin werden dergelijke modellen gemaakt door bijna alle landen die toegang hadden tot kernreactoren, maarvandaag is alleen Canada een van hun uitbuiters, in de ingewanden waarvan de rijkste afzettingen van natuurlijk uranium zijn.

Hoe zijn reactoren verbeterd?

Eerst werd gewoon staal gebruikt voor de vervaardiging van splijtstofstaafbekledingen en circulatiekanalen. In die tijd was er nog niets bekend over zirkoniumlegeringen, die daarvoor veel beter geschikt zijn. De reactor werd gekoeld met water toegevoerd onder een druk van 10 atmosfeer.

De stoom die tegelijkertijd vrijkwam had een temperatuur van 280 graden. Alle kanalen waarin de brandstofstaven zich bevonden, werden verwijderbaar gemaakt, omdat ze relatief vaak moesten worden vervangen. Het feit is dat materialen in de activiteitszone van nucleaire brandstof vrij snel worden onderworpen aan vervorming en vernietiging. In feite zijn de structurele elementen in de kern ontworpen voor 30 jaar, maar in dergelijke gevallen is optimisme onaanvaardbaar.

Brandstofstaven

In dit geval besloten de wetenschappers om een variant te gebruiken met eenzijdige buiskoeling. Dit ontwerp vermindert de kans dat splijtingsproducten in het warmtewisselaarcircuit komen aanzienlijk, zelfs in het geval van schade aan het brandstofelement. Dezelfde kernbrandstof is een legering van uranium en molybdeen. Deze oplossing maakte het mogelijk om relatief goedkope en betrouwbare apparatuur te maken die zelfs bij aanzienlijk verhoogde temperaturen stabiel kan werken.

Tsjernobyl

Hoe vreemd het ook mag lijken, maar de beruchte Tsjernobyl, wiens kerncentrale een symbool werd van door de mens veroorzaakte rampen van de vorige eeuw, was een echte triomf van de wetenschap. In die tijd werden de meest geavanceerde technologieën gebruikt bij de constructie en het ontwerp. Het vermogen van de reactor alleen bereikte 3200 MW. Ook de brandstof was nieuw: in de kerncentrale van Tsjernobyl werd voor het eerst verrijkt natuurlijk uraniumdioxide gebruikt. Een ton van dergelijke brandstof bevat slechts 20 kilogram uranium-235. In totaal werd 180 ton uraniumdioxide in de reactor geladen. Het is nog steeds niet precies bekend wie en met welk doel besloot om op het station een experiment uit te voeren dat in strijd was met alle denkbare veiligheidsregels.

Kerncentrales in Rusland

Zonder de ramp in Tsjernobyl, zou in ons land (hoogstwaarschijnlijk) het programma voor de breedste en meest wijdverbreide bouw van kerncentrales nog steeds doorgaan. Dit was in ieder geval de geplande aanpak in de USSR.

Over het algemeen begonnen onmiddellijk na Tsjernobyl veel programma's massaal te worden ingeperkt, wat onmiddellijk leidde tot een stijging van de prijzen voor veel "milieuvriendelijke" soorten warmtedragers. In veel gebieden werden ze gedwongen terug te keren naar de bouw van thermische centrales, die (inclusief) zelfs op steenkool werken, waardoor ze de atmosfeer van grote steden monsterlijk blijven vervuilen.

Halverwege de jaren 2000 realiseerde de regering zich niettemin de noodzaak om het nucleaire programma te ontwikkelen, want zonder dit zou het simpelweg onmogelijk zijn om veel regio's van ons land van de benodigde hoeveelheid energie te voorzien.

Hoeveel kerncentrales hebben we vandaag in ons land? Slechts tien. Ja, dit zijn allemaal Russische kerncentrales. Maar zelfs dit aantal genereert meer dan 16% van de verbruikte energieonze burgers. Het vermogen van alle 33 energiecentrales die als onderdeel van deze kerncentrales werken, bedraagt 25,2 GW. Bijna 37% van de elektriciteitsbehoefte van onze noordelijke regio's wordt gedekt door kerncentrales.

Een van de meest bekende is de kerncentrale van Leningrad, gebouwd in 1973. Momenteel wordt er intensief gebouwd aan de tweede fase, waardoor de outputcapaciteit (4 duizend MW) minstens twee keer kan worden vergroot.

Oekraïense kerncentrales

De Sovjet-Unie heeft veel gedaan, ook voor de ontwikkeling van energie in de vakbondsrepublieken. Zo ontving Litouwen ooit niet alleen een uitstekende infrastructuur en veel industriële ondernemingen, maar ook de kerncentrale van Ignalina, die tot 2005 een echte "pokdalige kip" was, die bijna de hele B altische regio van goedkope (en zijn eigen!) Energie.

Maar het belangrijkste geschenk ging naar Oekraïne, dat vier energiecentrales tegelijk ontving. De kerncentrale van Zaporozhye is over het algemeen de krachtigste van Europa en levert in één keer 6 GW aan energie. Over het algemeen geven de kerncentrales van Oekraïne het de mogelijkheid om zichzelf zelfstandig van elektriciteit te voorzien, waar Litouwen niet langer op kan bogen.

Nu werken allemaal dezelfde vier stations: Zaporozhye, Rivne, South-Oekrainian en Khmelnitsky. In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, bleef het derde blok van de kerncentrale van Tsjernobyl in bedrijf tot 2000, waarbij de regio regelmatig van elektriciteit werd voorzien. Op dit moment wordt 46% van alle Oekraïense elektriciteit geproduceerd door Oekraïense kerncentrales.

Vreemde politieke ambities van de autoriteiten in het land leidden ertoe dat het in 2011 waser werd besloten om Russische splijtstofelementen te vervangen door Amerikaanse. Het experiment mislukte volledig en er werd bijna $ 200 miljoen aan schade toegebracht aan de Oekraïense industrie.

Vooruitzichten

Vandaag de dag worden de voordelen van het vreedzame atoom opnieuw over de hele wereld herdacht. Een hele stad kan worden voorzien van energie uit een kleine en primitieve kerncentrale, die ongeveer 2 ton brandstof per jaar verbruikt. Hoeveel gas of kolen moet er in dezelfde periode worden verbrand? De vooruitzichten voor de technologie zijn dus enorm: traditionele soorten energie stijgen voortdurend in prijs en hun aantal neemt af.