NPP: dari masa lalu hingga sekarang
Sebuah loji tenaga nuklear adalah sebuah perusahaan yang merupakan gabungan peralatan dan kemudahan bagi penjanaan tenaga elektrik. Kekhususan pemasangan ini terletak pada kaedah mendapatkan haba. Suhu yang diperlukan untuk menjana elektrik timbul dalam proses pembusukan atom.
Peranan bahan bakar untuk loji kuasa nuklear sering dilakukan oleh uranium dengan bilangan massa 235 (235U). Tepat kerana unsur radioaktif ini mampu menyokong tindak balas rantai nuklear, ia digunakan dalam loji kuasa nuklear dan juga digunakan dalam senjata nuklear.
Negara-negara dengan bilangan terbesar loji tenaga nuklear
Kini, terdapat 192 loji kuasa nuklear yang beroperasi di 31 buah negara di dunia, menggunakan 451 reaktor nuklear dengan jumlah kapasiti 394 GW. Sebilangan besar loji kuasa nuklear terletak di Eropah, Amerika Utara, Asia Timur Jauh dan wilayah bekas USSR, sementara di Afrika hampir tidak ada, dan di Australia dan Oceania tidak ada sama sekali. Satu lagi 41 reaktor tidak menghasilkan tenaga elektrik dari 1.5 hingga 20 tahun, dan 40 daripadanya berada di Jepun.
Sepanjang 10 tahun yang lalu, 47 unit kuasa telah ditugaskan di dunia, hampir semuanya terletak di Asia (26 di China) atau di Eropah Timur. Dua pertiga daripada reaktor yang sedang dibina di China, India dan Rusia. China sedang melaksanakan program yang paling bercita-cita tinggi untuk pembinaan NPP baru, kira-kira sedozen lebih banyak negara di seluruh dunia membina NPP atau sedang membangunkan projek untuk pembinaan mereka.
Di samping Amerika Syarikat, senarai negara-negara yang paling maju dalam bidang tenaga nuklear termasuk:
- Perancis;
- Jepun;
- Rusia;
- Korea Selatan.
Pada tahun 2007, Rusia mula membina loji kuasa nuklear terapung pertama di dunia, yang membolehkannya menyelesaikan masalah kekurangan tenaga di kawasan pesisiran pantai di negara ini.[12]. Pembinaan menghadapi kelewatan. Mengikut pelbagai anggaran, kilang kuasa nuklear terapung yang pertama akan berfungsi pada 2018-2019.
Beberapa negara, termasuk Amerika Syarikat, Jepun, Korea Selatan, Rusia, Argentina, sedang membangunkan loji tenaga nuklear mini dengan kapasiti kira-kira 10-20 MW untuk keperluan haba dan bekalan tenaga industri individu, kompleks kediaman dan masa depan - rumah individu. Dianggap bahawa reaktor bersaiz kecil (lihat, sebagai contoh, Hyperion NPP) boleh dibuat menggunakan teknologi selamat yang berulang kali mengurangkan kemungkinan kebocoran bahan nuklear[13]. Pembinaan satu reaktor CAREM25 bersaiz kecil sedang dijalankan di Argentina. Pengalaman pertama menggunakan loji kuasa nuklear mini diperolehi oleh USSR (Bilibino NPP).
Prinsip operasi loji kuasa nuklear
Prinsip operasi loji kuasa nuklear adalah berdasarkan operasi reaktor nuklear (kadang-kadang dipanggil atom) - reka bentuk pukal khas di mana pemisahan atom berlaku dengan pembebasan tenaga.
Terdapat pelbagai jenis reaktor nuklear:
- PHWR (juga dikenali sebagai "reaktor air berat bertekanan") digunakan terutamanya di Kanada dan di bandar-bandar India. Ia berasaskan air, formulanya ialah D2O. Ia melaksanakan fungsi penyederhana penyejuk dan neutron. Kecekapan ini hampir 29%;
- VVER (reaktor kuasa yang disejukkan dengan air). Pada masa ini, WWERs hanya dikendalikan di CIS, khususnya model VVER-100. Reaktor mempunyai kecekapan sebanyak 33%;
- GCR, AGR (air grafit). Cecair yang terkandung di dalam reaktor tersebut bertindak sebagai penyejuk. Dalam reka bentuk ini, moderator neutron adalah grafit, dengan itu namanya. Kecekapan adalah kira-kira 40%.
Menurut prinsip peranti, reaktor juga dibahagikan kepada:
- PWR (reaktor air bertekanan) - direka supaya air di bawah tekanan tertentu melambatkan reaksi dan bekalan haba;
- BWR (direka sedemikian rupa sehingga wap dan air berada di bahagian utama peranti tanpa litar air);
- RBMK (reaktor saluran mempunyai kapasiti yang sangat besar);
- BN (sistem berfungsi kerana pertukaran neutron pesat).
Struktur dan struktur loji janakuasa nuklear. Bagaimanakah kerja loji tenaga nuklear berfungsi?
Loji tenaga nuklear yang tipikal terdiri daripada blok, di mana masing-masing ditempatkan pelbagai peranti teknikal. Yang paling ketara dari unit-unit ini adalah kompleks dengan dewan reaktor, memastikan kebolehgunaan seluruh NPP. Ia terdiri daripada peranti berikut:
- reaktor;
- lembangan (ia disimpan dalam bahan api nuklear);
- mesin pemuatan bahan api;
- Bilik kawalan (panel kawalan di blok, dengan bantuannya pengendali dapat melihat proses pembelahan nuklear).
Bangunan ini diikuti oleh sebuah dewan. Ia dilengkapi dengan penjana stim dan turbin utama. Segera di belakangnya adalah kapasitor, serta talian penghantaran elektrik yang melampaui sempadan wilayah.
Antara lain, terdapat unit dengan kolam untuk bahan bakar dan unit khas yang direka untuk penyejukan (mereka dipanggil menara penyejukan). Di samping itu, kolam semburan dan takungan semula jadi digunakan untuk penyejukan.
Prinsip operasi loji kuasa nuklear
Di semua NPP tanpa pengecualian, terdapat 3 tahap penukaran tenaga elektrik:
- nuklear dengan peralihan kepada haba;
- terma, berubah menjadi mekanikal;
- mekanikal, ditukar kepada elektrik.
Uranium melepaskan neutron, menyebabkan pelepasan haba dalam kuantiti yang besar. Air panas dari reaktor dipam melalui pam melalui penjana stim, di mana ia mengeluarkan haba, dan kembali ke reaktor. Oleh kerana air ini berada di bawah tekanan tinggi, ia kekal dalam keadaan cair (dalam reaktor VVER moden kira-kira 160 atmosfera pada suhu ~ 330 ° C[7]). Dalam penjana stim, haba ini dipindahkan ke air litar sekunder, yang berada di bawah tekanan yang lebih rendah (separuh tekanan litar utama dan kurang), oleh itu ia mendidih. Wap yang dihasilkan memasuki turbin stim, yang memutarkan penjana, dan kemudian ke kondensor, di mana stim disejukkan, ia memampatkan dan sekali lagi memasuki penjana stim. Pemeluwap disejukkan dengan air dari sumber terbuka terbuka luar (contohnya, kolam penyejukan).
Kedua-dua litar pertama dan kedua ditutup, yang mengurangkan kebocoran radiasi. Dimensi struktur litar utama diminimumkan, yang juga mengurangkan risiko radiasi. Turbin stim dan kondenser tidak berinteraksi dengan litar utama air, yang memudahkan pembaikan dan mengurangkan jumlah sisa radioaktif semasa pembongkaran stesen.
Mekanisme perlindungan RFP
Semua loji kuasa nuklear semestinya dilengkapi dengan sistem keselamatan bersepadu, sebagai contoh:
- penyetempatan - menghadkan penyebaran bahan berbahaya sekiranya berlaku kemalangan yang mengakibatkan pelepasan radiasi;
- menyediakan - menghidangkan sejumlah tenaga untuk operasi sistem yang stabil;
- pengurus - berfungsi untuk memastikan bahawa semua sistem perlindungan berfungsi dengan normal.
Di samping itu, reaktor mungkin terhempas dalam keadaan kecemasan. Dalam kes ini, perlindungan automatik akan mengganggu tindak balas rantaian jika suhu dalam reaktor terus meningkat. Langkah ini kemudiannya memerlukan kerja pemulihan yang serius untuk membawa reaktor itu kembali beroperasi.
Selepas kemalangan berbahaya berlaku di Chernobyl NPP, punca yang menjadi rekaan reaktor tidak sempurna, mereka mula memberi perhatian lebih kepada langkah-langkah perlindungan, dan juga menjalankan kerja reka bentuk untuk memastikan kebolehpercayaan reaktor yang lebih besar.
Malapetaka abad XXI dan akibatnya
Pada bulan Mac 2011, timur laut Jepun dilanda gempa bumi yang menyebabkan tsunami, yang akhirnya merosakkan 4 daripada 6 reaktor loji kuasa nuklear Fukushima-1.
Kurang daripada dua tahun selepas tragedi itu, angka kematian rasmi dalam kemalangan melebihi 1,500, manakala 20,000 masih tidak dapat dipertanggungjawabkan, dan 300,000 lagi penduduk terpaksa meninggalkan rumah mereka.
Ada mangsa yang tidak dapat meninggalkan tempat kejadian kerana dos radiasi yang besar. Pemindahan segera telah dianjurkan untuk mereka, yang berlangsung selama 2 hari.
Walau bagaimanapun, setiap tahun kaedah untuk mencegah kemalangan di loji kuasa nuklear, serta peneutralan keadaan kecemasan adalah bertambah baik - sains terus berkembang. Walau bagaimanapun, masa depan akan jelas menjadi zaman kegemilangan cara alternatif untuk menjana elektrik - khususnya, adalah wajar untuk menjangkakan kemunculan sel solar orbital bersaiz gergasi dalam tempoh 10 tahun akan datang, yang boleh dicapai dalam keadaan tanpa berat badan, serta teknologi lain, termasuk teknologi tenaga revolusioner.
