Sredinom dvadesetog veka, najbolji umovi čovečanstva su naporno radili na dva zadatka odjednom: na stvaranju atomske bombe, kao i na tome kako iskoristiti energiju atoma u miroljubive svrhe. Tako su nastale prve nuklearne elektrane na svijetu. Koji je princip rada nuklearne elektrane? A gdje se na svijetu nalaze najveće od ovih elektrana?
Istorija i karakteristike nuklearne energije
"Energija je glava svega" - ovako možete parafrazirati poznatu poslovicu, s obzirom na objektivne realnosti 21. veka. Sa svakim novim krugom tehnološkog napretka, čovječanstvu je potrebna sve veća količina toga. Danas se energija "mirnog atoma" aktivno koristi u privredi i proizvodnji, a ne samo u energetskom sektoru.
Električna energija koju proizvode takozvane nuklearne elektrane (koje rade na vrlo jednostavnom principu) se široko koristi u industriji, istraživanju svemira, medicini i poljoprivredi.
Nuklearna energija je grana teške industrije koja izvlači toplotu i električnu energiju iz kinetičke energije atoma.
Kada su se pojaviliprve nuklearne elektrane? Sovjetski naučnici proučavali su princip rada takvih elektrana još 40-ih godina. Usput, paralelno su izmislili i prvu atomsku bombu. Dakle, atom je bio i "miran" i smrtonosan.
Godine 1948. I. V. Kurchatov je predložio da sovjetska vlada počne s direktnim radom na ekstrakciji atomske energije. Dvije godine kasnije, u Sovjetskom Savezu (u gradu Obninsk, Kaluška oblast), počela je izgradnja prve nuklearne elektrane na planeti.
Princip rada svih nuklearnih elektrana je sličan i nije ga nimalo teško razumjeti. O tome će se dalje raspravljati.
NPP: princip rada (fotografija i opis)
Rad bilo koje nuklearne elektrane zasniva se na snažnoj reakciji koja se javlja tokom fisije jezgra atoma. U ovaj proces najčešće su uključeni atomi uranijuma-235 ili plutonijuma. Jezgro atoma dijeli neutron koji u njih ulazi izvana. U tom slučaju nastaju novi neutroni, kao i fragmenti fisije, koji imaju ogromnu kinetičku energiju. Upravo ta energija je glavni i ključni proizvod svake nuklearne elektrane
Ovako možete opisati princip rada reaktora nuklearne elektrane. Na sljedećoj fotografiji možete vidjeti kako to izgleda iznutra.
Postoje tri glavna tipa nuklearnih reaktora:
- reaktor kanala velike snage (skraćeno RBMK);
- reaktor vode pod pritiskom (VVER);
- reaktor na brzim neutronima (FN).
Posebno je vrijedno opisati princip rada nuklearnih elektrana u cjelini. Razgovarat će se o tome kako funkcionira.u sljedećem članku.
Princip rada NPP (dijagram)
Nuklearna elektrana radi pod određenim uslovima iu strogo definisanim režimima. Pored nuklearnog reaktora (jedan ili više), struktura nuklearne elektrane uključuje i druge sisteme, specijalne objekte i visoko kvalifikovano osoblje. Koji je princip rada nuklearnih elektrana? Može se ukratko opisati na sljedeći način.
Glavni element svake nuklearne elektrane je nuklearni reaktor, u kojem se odvijaju svi glavni procesi. O tome šta se dešava u reaktoru pisali smo u prethodnom odeljku. Nuklearno gorivo (najčešće uranijum) u obliku malih crnih peleta se ubacuje u ovaj ogromni kotao.
Energija oslobođena tokom reakcija koje se odvijaju u nuklearnom reaktoru pretvara se u toplotu i prenosi na rashladno sredstvo (obično vodu). Treba napomenuti da tokom ovog procesa rashladna tečnost takođe prima određenu dozu zračenja.
Dalje, toplota iz rashladne tečnosti se prenosi na običnu vodu (putem posebnih uređaja - izmenjivača toplote), koja kao rezultat ključa. Nastala vodena para pokreće turbinu. Na potonju je spojen generator koji proizvodi električnu energiju.
Dakle, po principu rada nuklearne elektrane, ovo je ista termoelektrana. Jedina razlika je kako se para proizvodi.
Geografija nuklearne energije
Pet najboljih zemalja u proizvodnji nuklearne energije su:
- SAD.
- Francuska.
- Japan.
- Rusija.
- Južna Koreja.
U isto vrijeme, Sjedinjene Američke Države, koje proizvode oko 864 milijarde kWh godišnje, proizvode do 20% svjetske električne energije.
Ukupno, 31 država u svijetu radi na nuklearnim elektranama. Od svih kontinenata planete, samo dva (Antarktik i Australija) su potpuno oslobođena nuklearne energije.
Danas u svijetu radi 388 nuklearnih reaktora. Istina, njih 45 ne proizvodi struju godinu i po dana. Većina nuklearnih reaktora nalazi se u Japanu i Sjedinjenim Državama. Njihova puna geografija predstavljena je na sljedećoj karti. Zemlje u kojima rade nuklearni reaktori su označene zelenom bojom, njihov ukupan broj u određenoj državi je također naznačen.
Razvoj nuklearne energije u različitim zemljama
Uopšteno govoreći, od 2014. godine, došlo je do opšteg pada u razvoju nuklearne energije. Lideri u izgradnji novih nuklearnih reaktora su tri zemlje: Rusija, Indija i Kina. Osim toga, jedan broj država koje nemaju nuklearne elektrane planiraju da ih izgrade u bliskoj budućnosti. To uključuje Kazahstan, Mongoliju, Indoneziju, Saudijsku Arabiju i brojne zemlje Sjeverne Afrike.
S druge strane, brojne države su krenule u postepeno smanjenje broja nuklearnih elektrana. To uključuje Njemačku, Belgiju i Švicarsku. A u nekim zemljama (Italija, Austrija, Danska, Urugvaj) nuklearna energija je zabranjena na zakonodavnom nivou.
Glavni problemi nuklearne energije
Postoji jedan značajan ekološki problem povezan sa razvojem nuklearne energije. To je takozvano toplotno zagađenje životne sredine. Dakle, prema mišljenju mnogih stručnjaka, nuklearne elektrane emituju više topline od termoelektrana istog kapaciteta. Posebno je opasno zagađenje termalne vode, koje narušava prirodne uslove života bioloških organizama i dovodi do uginuća mnogih vrsta riba.
Još jedno goruće pitanje vezano za nuklearnu energiju tiče se nuklearne sigurnosti općenito. Prvi put je čovječanstvo ozbiljno razmišljalo o ovom problemu nakon katastrofe u Černobilju 1986. godine. Princip rada nuklearne elektrane u Černobilu nije se mnogo razlikovao od ostalih nuklearnih elektrana. Međutim, to je nije spasilo velike i teške nesreće, koja je za sobom povukla vrlo teške posljedice po cijelu istočnu Evropu.
Štaviše, opasnost od nuklearne energije nije ograničena na moguće nesreće koje je napravio čovjek. Dakle, nastaju veliki problemi sa odlaganjem nuklearnog otpada.
Prednosti nuklearne energije
Ipak, pristalice razvoja nuklearne energije navode i jasne prednosti nuklearnih elektrana. Tako je posebno Svjetska nuklearna asocijacija nedavno objavila svoj izvještaj sa vrlo zanimljivim podacima. Prema njegovim riječima, broj ljudskih žrtava koje prate proizvodnju jednog gigavata električne energije u nuklearnim elektranama je 43 puta manji nego u tradicionalnim termoelektranama.
Postoje i druge jednako važne pogodnosti. Naime:
- jeftina proizvodnja električne energije;
- ekološka čistoća nuklearne energije (sa izuzetkom zagađenja termalne vode);
- nedostatak striktne geografske reference nuklearnih elektrana na velike izvore goriva.
Umjesto zaključka
1950. godine izgrađena je prva nuklearna elektrana na svijetu. Princip rada nuklearnih elektrana je fisija atoma uz pomoć neutrona. Ovaj proces oslobađa ogromnu količinu energije.
Čini se da je nuklearna energija izuzetna blagodat za čovječanstvo. Međutim, istorija je dokazala suprotno. Konkretno, dvije velike tragedije - nesreća u sovjetskoj nuklearnoj elektrani u Černobilu 1986. i nesreća u japanskoj elektrani Fukushima-1 2011. - pokazale su opasnost koju predstavlja "mirni" atom. I mnoge zemlje svijeta danas su počele razmišljati o djelomičnom ili čak potpunom odbacivanju nuklearne energije.
