Kjernekraft består av et stort antall virksomheter for ulike formål. Råvarene til denne industrien utvinnes fra urangruver. Det blir deretter levert til drivstoffproduksjonsanlegg.
Drivstoffet transporteres deretter til atomkraftverk, hvor det går inn i reaktorkjernen. Når kjernebrensel når slutten av sin levetid, er det gjenstand for deponering. Det er verdt å merke seg at farlig avfall dukker opp ikke bare etter reprosessering av drivstoff, men også på ethvert stadium - fra uranutvinning til arbeid i reaktoren.
Kjernebrensel
Det finnes to typer drivstoff. Den første er uran utvunnet i gruver, som er av naturlig opprinnelse. Den inneholder råvarer som er i stand til å danne plutonium. Det andre er drivstoff som er skapt kunstig (sekundær).
Kjernebrensel er også delt inn etter dens kjemiske sammensetning: metallisk, oksid, karbid, nitrid og blandet.
Uranutvinning og drivstoffproduksjon
En stor andel av uranproduksjonen skjer i bare noen få land: Russland, Frankrike, Australia, USA, Canada og Sør-Afrika.
Uran er hovedelementet for brensel i kjernekraftverk. For å komme inn i reaktoren går den gjennom flere stadier av prosessering. Oftest er uranforekomster plassert ved siden av gull og kobber, så utvinningen utføres med utvinning av edle metaller.
I gruvedrift er menneskers helse utsatt for stor risiko fordi uran er et giftig materiale, og gassene som oppstår under gruvedriften forårsaker ulike former for kreft. Selv om malmen i seg selv inneholder en svært liten mengde uran - fra 0,1 til 1 prosent. Befolkningen som bor i nærheten av urangruver er også i stor risiko.
Anriket uran er hoveddrivstoffet for atomkraftverk, men etter bruk gjenstår det en enorm mengde radioaktivt avfall. Til tross for alle dens farer, er anrikning av uran en integrert prosess for å lage kjernebrensel.
I sin naturlige form kan uran praktisk talt ikke brukes hvor som helst. For å kunne brukes må den berikes. Gassentrifuger brukes til anrikning.
Anriket uran brukes ikke bare i kjernekraft, men også i våpenproduksjon.
Transport
På alle stadier av drivstoffsyklusen er det transport. Det utføres av alle tilgjengelige måter: til lands, sjø, luft. Dette er en stor risiko og en stor fare ikke bare for miljøet, men også for mennesker.
Under transport av kjernebrensel eller dets elementer skjer det mange ulykker som resulterer i frigjøring av radioaktive elementer. Dette er en av mange grunner til at det anses som utrygt.
Dekommisjonering av reaktorer
Ingen av reaktorene er demontert. Selv det beryktede Tsjernobyl Hele poenget er at ifølge eksperter er kostnadene ved demontering lik, eller til og med overstiger, kostnadene ved å bygge en ny reaktor. Men ingen kan si nøyaktig hvor mye penger som trengs: kostnaden ble beregnet basert på erfaringen med å demontere små stasjoner for forskning. Eksperter tilbyr to alternativer:
- Plasser reaktorer og brukt kjernebrensel i depoter.
- Bygg sarkofager over utrangerte reaktorer.
I løpet av de neste ti årene vil rundt 350 reaktorer rundt om i verden nå slutten av levetiden og må tas ut av drift. Men siden den mest passende metoden med tanke på sikkerhet og pris ikke er oppfunnet, løses dette problemet fortsatt.
Det er for tiden 436 reaktorer i drift rundt om i verden. Dette er selvsagt et stort bidrag til energisystemet, men det er veldig utrygt. Forskning viser at om 15-20 år vil atomkraftverk kunne erstattes av stasjoner som går på vindenergi og solcellepaneler.
Atomavfall
En enorm mengde kjernefysisk avfall genereres som et resultat av virksomheten til kjernekraftverk. Reprosessering av kjernebrensel etterlater også farlig avfall. Ingen av landene fant imidlertid en løsning på problemet.
I dag oppbevares atomavfall i midlertidige lagringsanlegg, i vannbassenger eller begravd grunt under jorden.
De fleste sikker måte- dette er lagring i spesielle lagerlokaler, men strålingslekkasje er også mulig her, som ved andre metoder.
Faktisk har atomavfall en viss verdi, men krever streng overholdelse av reglene for lagring. Og dette er det mest presserende problemet.
En viktig faktor er tiden avfallet er farlig. Hver har sin egen forfallsperiode der den er giftig.
Typer atomavfall
Under driften av et atomkraftverk kommer avfallet inn i miljøet. Dette er vann for kjøling av turbiner og gassformig avfall.
Atomavfall er delt inn i tre kategorier:
- Lavt nivå - klær til ansatte i kjernekraftverk, laboratorieutstyr. Slikt avfall kan også komme fra medisinske institusjoner, vitenskapelige laboratorier. De utgjør ingen stor fare, men krever overholdelse av sikkerhetstiltak.
- Mellomnivå - metallbeholdere som drivstoff transporteres i. Strålingsnivået deres er ganske høyt, og de som er nær dem må beskyttes.
- Det høye nivået er brukt kjernebrensel og dets opparbeidingsprodukter. Nivået av radioaktivitet synker raskt. Høyaktivt avfall er svært lite, rundt 3 prosent, men det inneholder 95 prosent av all radioaktivitet.
Novosibirsk Chemical Concentrates Plant er en av verdens ledende produsenter av kjernebrensel til kjernekraftverk og forskningsreaktorer i Russland og fremmede land. Den eneste russiske produsenten av metalllitium og dets salter. Det er en del av TVEL Fuel Company til Rosatom State Corporation.
OBS, kommentarer under bildet!
Til tross for at NCCP i 2011 produserte og solgte 70 % av verdens forbruk av litium-7-isotopen, er anleggets hovedaktivitet produksjon av kjernebrensel til kraft- og forskningsreaktorer.
Den nåværende fotorapporten er dedikert til denne arten.
Taket på hovedproduksjonskomplekset
Verksted for produksjon av brenselstaver og brenselelementer til forskningsreaktorer
Område for produksjon av urandioksydpulver ved bruk av høytemperaturpyrohydrolyse
Laste beholdere med uranheksafluorid
Operatørrom
Herfra kommer kontrollen av prosessen med å produsere urandioksidpulver, som det deretter lages drivstoffpellets av.
Produksjonsområde for uranpellets
I forgrunnen er bikoner synlige der urandioksidpulver er lagret.
De blander pulveret og mykneren, noe som gjør at tabletten blir bedre komprimert.
Kjernefysiske keramiske brenselpellets
Deretter sendes de til ovnen for gløding.
Fakkel (hydrogenetterbrenning) på en tablettsintringsovn
Tablettene utglødes i ovner ved en temperatur på minst 1750 grader i et hydrogenreduserende miljø i mer enn 20 timer.
Produksjon og teknisk kontroll av kjernefysisk keramisk brenselpellets
En tablett som veier 4,5 g tilsvarer i energifrigjøring 400 kg kull, 360 kubikkmeter. m gass eller 350 kg olje.
Alt arbeid utføres i bokser med spesialhansker.
Lossing av containere med tabletter
Verksted for produksjon av brenselsstaver og brenselelementer til kjernekraftverk
Automatisert produksjonslinje for drivstoffstaver
Her er zirkoniumrørene fylt med urandioksidtabletter.
Resultatet er ferdige drivstoffstaver på ca 4 m lengde - drivstoffelementer.
Drivstoffstaver brukes allerede til å sette sammen brenselelementer, med andre ord kjernebrensel.
Flytting av ferdige drivstoffstaver i transportcontainere
Skotrekk har til og med hjul.
FA forsamlingsområde
Installasjon for påføring av lakkbelegg på drivstoffstaver
Sikring av drivstoffstaver i lastemekanismen
Rammeproduksjon - sveising av kanaler og avstandsgitter
312 drivstoffstaver vil da bli installert i denne rammen.
Teknisk kontroll av rammen
Kanaler og avstandsgitter
Automatiserte lastestativ for drivstoffstangbunter
Bjelkemontering
Teknisk kontroll av drivstoffelementer
Drivstoffstaver med strekkodemerker, som bokstavelig talt kan brukes til å spore hele produksjonsbanen til produktet.
Står for inspeksjon og pakking av ferdige drivstoffelementer
Inspeksjon av ferdige drivstoffelementer
Sjekk at avstanden mellom drivstoffstavene er den samme.
Ferdig drivstoffsamling
Dobbeltrørsbeholdere for transport av drivstoffelementer
Drivstoff til kjernekraftverk produsert ved NCCP brukes ved russiske kjernekraftverk og leveres også til Ukraina, Bulgaria, Kina, India og Iran.
Livssyklus kjernebrensel basert på uran eller plutonium begynner i gruvebedrifter, kjemiske anlegg, i gassentrifuger, og slutter ikke i det øyeblikket brenselelementet losses fra reaktoren, siden hver brenselelement må gå gjennom en lang vei for deponering og deretter reprosessering.
Utvinning av råstoff til kjernebrensel
Uran er det tyngste metallet på jorden. Omtrent 99,4 % av jordens uran er uran-238, og bare 0,6 % er uran-235. Det internasjonale atomenergibyråets Red Book-rapport viser at uranproduksjonen og -etterspørselen øker til tross for atomulykken i Fukushima, som har fått mange til å undre seg over utsiktene for atomkraft. Bare i løpet av de siste årene har påviste uranreserver økt med 7 %, noe som er assosiert med oppdagelsen av nye forekomster. De største produsentene er fortsatt Kasakhstan, Canada og Australia, de bryter opp til 63 % av verdens uran. I tillegg er metallreserver tilgjengelige i Australia, Brasil, Kina, Malawi, Russland, Niger, USA, Ukraina, Kina og andre land. Tidligere skrev Pronedra at i 2016 ble 7,9 tusen tonn uran utvunnet i den russiske føderasjonen.
I dag utvinnes uran i tre på forskjellige måter. Den åpne metoden mister ikke sin relevans. Det brukes i tilfeller der avsetninger er nær jordoverflaten. Med den åpne metoden lager bulldosere et steinbrudd, deretter blir malmen med urenheter lastet inn i dumpere for transport til prosesskomplekser.
Ofte ligger malmlegemet på stor dybde, i så fall brukes den underjordiske gruvemetoden. En gruve graves opp til to kilometers dyp, berget trekkes ut ved boring i horisontale drifter, og transporteres oppover i godsheiser.
Blandingen som transporteres oppover på denne måten har mange komponenter. Bergarten må knuses, fortynnes med vann og overskuddet fjernes. Deretter tilsettes svovelsyre til blandingen for å utføre utlutningsprosessen. Under denne reaksjonen får kjemikere et bunnfall av uransalter gul. Til slutt renses uran med urenheter i et raffineringsanlegg. Først etter dette produseres uranoksid som omsettes på børsen.
Det finnes en mye sikrere, miljøvennlig og kostnadseffektiv metode kalt borehole in situ leaching (ISL).
Med denne metoden for feltutvikling forblir territoriet trygt for personell, og strålingsbakgrunnen tilsvarer bakgrunnen i større byer. For å utvinne uran ved å bruke utvasking, må du bore 6 hull i hjørnene av sekskanten. Gjennom disse brønnene pumpes svovelsyre inn i uranforekomster og blandes med dens salter. Denne løsningen ekstraheres, nemlig pumpes gjennom en brønn i midten av sekskanten. For å oppnå den nødvendige konsentrasjonen av uransalter, føres blandingen gjennom sorpsjonskolonner flere ganger.
Kjernebrenselproduksjon
Det er umulig å forestille seg produksjon av kjernebrensel uten gassentrifuger, som brukes til å produsere anriket uran. Etter å ha oppnådd den nødvendige konsentrasjonen, presses urandioksidet til såkalte tabletter. De lages ved hjelp av smøremidler som fjernes under fyring i ovner. Brenntemperaturen når 1000 grader. Etter dette kontrolleres tablettene for å sikre at de oppfyller de oppgitte kravene. Overflatekvalitet, fuktighetsinnhold og forholdet mellom oksygen og uran er viktig.
Samtidig forberedes rørskall for brenselelementer i et annet verksted. De ovennevnte prosessene, inkludert påfølgende dosering og pakking av tabletter i skallrør, forsegling, dekontaminering, kalles drivstofffabrikasjon. I Russland utføres etableringen av brenselsammensetninger (FA) av bedriftene "Machine-Building Plant" i Moskva-regionen, "Novosibirsk Chemical Concentrates Plant" i Novosibirsk, "Moscow Polymetal Plant" og andre.
Hvert parti med brenselelementer er laget for en bestemt type reaktor. Europeiske drivstoffelementer er laget i form av en firkant, mens russiske har et sekskantet tverrsnitt. Reaktorer av typene VVER-440 og VVER-1000 er mye brukt i den russiske føderasjonen. De første drivstoffelementene for VVER-440 begynte å bli utviklet i 1963, og for VVER-1000 - i 1978. Til tross for at nye reaktorer med sikkerhetsteknologier etter Fukushima aktivt introduseres i Russland, er det mange kjernefysiske installasjoner i gammel stil som opererer over hele landet og i utlandet, så brenselelementer forblir like relevante for ulike typer reaktorer.
For eksempel, for å skaffe brenselsamlinger for en kjerne av RBMK-1000-reaktoren, trengs over 200 tusen komponenter laget av zirkoniumlegeringer, samt 14 millioner sintrede urandioksidpellets. Noen ganger kan kostnadene ved å produsere en drivstoffsamling overstige kostnadene for drivstoffet som finnes i elementene, og det er derfor det er så viktig å sikre høy energieffektivitet per kilo uran.
Kostnader for produksjonsprosesser V %
Separat er det verdt å nevne brenselelementer for forskningsreaktorer. De er utformet på en slik måte at observasjon og studier av nøytrongenereringsprosessen blir så komfortabel som mulig. Slike brenselsstaver for eksperimenter innen kjernefysikk, isotopproduksjon og strålingsmedisin produseres i Russland av Novosibirsk Chemical Concentrates Plant. FAer er laget på grunnlag av sømløse elementer med uran og aluminium.
Produksjonen av kjernebrensel i den russiske føderasjonen utføres av drivstoffselskapet TVEL (en avdeling av Rosatom). Selskapet jobber med å berike råvarer, sette sammen drivstoffelementer, og tilbyr også drivstofflisenstjenester. Det mekaniske anlegget i Kovrov i Vladimir-regionen og Ural-gassentrifugeanlegget i Sverdlovsk-regionen lager utstyr for russiske drivstoffelementer.
Funksjoner ved transport av drivstoffstaver
Naturlig uran er preget av et lavt nivå av radioaktivitet, men før produksjonen av brenselelementer gjennomgår metallet en anrikningsprosedyre. Innholdet av uran-235 i naturlig malm overstiger ikke 0,7 %, og radioaktiviteten er 25 becquerel per 1 milligram uran.
Uranpellets, som plasseres i brenselelementer, inneholder uran med en konsentrasjon av uran-235 på 5 %. Ferdige brenselelementer med kjernebrensel transporteres i spesielle høyfaste metallbeholdere. For transport brukes jernbane, vei, sjø og til og med lufttransport. Hver beholder inneholder to sammenstillinger. Transport av ikke-bestrålt (fersk) brensel utgjør ingen strålingsfare, siden strålingen ikke strekker seg utover zirkoniumrørene som de pressede uranpelletene er plassert i.
En spesiell rute er utviklet for drivstoffforsendelsen, lasten transporteres sammen med sikkerhetspersonell fra produsenten eller kunden (oftere), noe som først og fremst skyldes de høye kostnadene for utstyret. I hele historien til produksjon av kjernebrensel er det ikke registrert en eneste transportulykke med drivstoffelementer som ville ha påvirket strålingsbakgrunnen til miljøet eller ført til skader.
Drivstoff i reaktorkjernen
En enhet kjernebrensel - en TVEL - er i stand til å frigjøre enorme mengder energi over lang tid. Verken kull eller gass kan måle seg med slike volumer. Drivstofflivssyklusen ved ethvert kjernekraftverk begynner med lossing, fjerning og lagring av ferskt drivstoff i drivstofflageret. Når den forrige batchen med drivstoff i reaktoren brenner ut, fullfører personell drivstoffsamlingene for lasting inn i kjernen ( arbeidsområde reaktor hvor nedbrytningsreaksjonen finner sted). Som regel blir drivstoffet delvis omlastet.
Fullt brensel tilsettes kjernen bare på tidspunktet for første oppstart av reaktoren. Dette skyldes det faktum at brenselstavene i reaktoren brenner ut ujevnt, siden nøytronfluksen varierer i intensitet i forskjellige soner i reaktoren. Takket være måleenheter har stasjonspersonell muligheten til å overvåke graden av utbrenning av hver drivstoffenhet i sanntid og foreta utskiftninger. Noen ganger, i stedet for å laste nye drivstoffelementer, flyttes sammenstillingene seg imellom. I midten av den aktive sonen oppstår utbrenthet mest intenst.
FA etter et atomkraftverk
Uran som har blitt brukt i en atomreaktor kalles bestrålt eller brent. Og slike brenselelementer brukes som brukt kjernebrensel. SNF er plassert separat fra radioaktivt avfall, siden det har minst 2 nyttige komponenter - uforbrent uran (utbrenningsdybden til metallet når aldri 100%) og transuranradionuklider.
Nylig har fysikere begynt å bruke radioaktive isotoper akkumulert i brukt kjernebrensel i industri og medisin. Etter at brenselet har fullført kampanjen (den tiden enheten er i reaktorkjernen under driftsforhold ved nominell effekt), sendes det til kjølebassenget, deretter til lagring direkte i reaktorrommet, og deretter for reprosessering eller deponering. Kjølebassenget er designet for å fjerne varme og beskytte mot ioniserende stråling, siden brenselenheten forblir farlig etter fjerning fra reaktoren.
I USA, Canada eller Sverige sendes ikke brukt brensel til reprosessering. Andre land, inkludert Russland, jobber med en lukket drivstoffsyklus. Det lar deg redusere kostnadene ved å produsere kjernebrensel betydelig, siden en del av det brukte brenselet gjenbrukes.
Drivstoffstavene løses opp i syre, hvoretter forskere skiller plutonium og ubrukt uran fra avfallet. Omtrent 3 % av råvarene kan ikke gjenbrukes, dette er høynivåavfall som gjennomgår bituminisering eller forglasning.
1 % plutonium kan utvinnes fra brukt kjernebrensel. Dette metallet trenger ikke å bli anriket. Russland bruker det i prosessen med å produsere innovativt MOX-drivstoff. En lukket drivstoffsyklus gjør det mulig å gjøre én brenselsamling omtrent 3 % billigere, men denne teknologien krever store investeringer i bygging av industrielle enheter, så den har ennå ikke blitt utbredt i verden. Drivstoffselskapet Rosatom stopper imidlertid ikke forskning i denne retningen. Pronedra skrev nylig det i Den russiske føderasjonen jobber med drivstoff som er i stand til å resirkulere isotoper av americium, curium og neptunium i reaktorkjernen, som er inkludert i de samme 3 % av høyradioaktivt avfall.
Kjernebrenselprodusenter: vurdering
- Det franske selskapet Areva leverte inntil nylig 31 % av det globale markedet for drivstoffelementer. Selskapet produserer kjernebrensel og monterer komponenter til kjernekraftverk. I 2017 gjennomgikk Areva en kvalitativ renovering, nye investorer kom til selskapet, og det kolossale tapet i 2015 ble redusert med 3 ganger.
- Westinghouse er den amerikanske avdelingen av det japanske selskapet Toshiba. Aktivt utvikle markedet i Øst-Europa, leverer drivstoffelementer til ukrainske atomkraftverk. Sammen med Toshiba utgjør den 26 % av det globale markedet for produksjon av kjernebrensel.
- Drivstoffselskapet TVEL til det statlige selskapet Rosatom (Russland) er på tredjeplass. TVEL står for 17 % av det globale markedet, har en tiårig kontraktsportefølje verdt 30 milliarder dollar og leverer drivstoff til mer enn 70 reaktorer. TVEL utvikler brenselelementer for VVER-reaktorer, og går også inn på markedet for atomkraftverk av vestlig design.
- Japan Nuclear Fuel Limited, ifølge de siste dataene, står for 16% av verdensmarkedet, og leverer brenselelementer til de fleste atomreaktorene i Japan selv.
- Mitsubishi Heavy Industries er en japansk gigant som produserer turbiner, tankbiler, klimaanlegg og, mer nylig, kjernebrensel for reaktorer i vestlig stil. Mitsubishi Heavy Industries (en avdeling av morselskapet) er engasjert i bygging av APWR-atomreaktorer og forskningsaktiviteter sammen med Areva. Dette selskapet ble valgt av den japanske regjeringen til å utvikle nye reaktorer.
10,7 % av verdens elektrisitetsproduksjon kommer årlig fra atomkraftverk. Sammen med termiske kraftverk og vannkraftverk jobber de for å gi menneskeheten lys og varme, la dem bruke elektriske apparater og gjøre livene våre mer praktiske og enklere. Det har seg sånn at i dag er ordene "atomkraftverk" assosiert med globale katastrofer og eksplosjoner. Vanlige folk har ikke den minste anelse om driften av et atomkraftverk og dets struktur, men selv de mest uopplyste har hørt og er skremt av hendelsene i Tsjernobyl og Fukushima.
Hva er et atomkraftverk? Hvordan fungerer de? Hvor farlige er atomkraftverk? Ikke tro rykter og myter, la oss finne det ut!
Hva er et atomkraftverk?
Den 16. juli 1945 ble det for første gang hentet ut energi fra en urankjerne på et militært teststed i USA. Kraftig eksplosjon atombombe, som brakte et stort antall menneskelige skader, ble prototypen på en moderne og absolutt fredelig strømkilde.
Elektrisitet ble først produsert ved hjelp av en atomreaktor 20. desember 1951 i delstaten Idaho i USA. For å sjekke funksjonaliteten ble generatoren koblet til 4 glødelamper uventet for alle, lampene lyste opp. Fra det øyeblikket begynte menneskeheten å bruke energien til en atomreaktor for å produsere elektrisitet.
Verdens første atomkraftverk ble lansert i Obninsk i USSR i 1954. Effekten var bare 5 megawatt.
Hva er et atomkraftverk? Et kjernekraftverk er en kjernefysisk installasjon som produserer energi ved hjelp av en atomreaktor. En atomreaktor går på kjernebrensel, oftest uran.
Driftsprinsippet til en kjernefysisk installasjon er basert på fisjonsreaksjonen til uran nøytroner, som, som kolliderer med hverandre, deles inn i nye nøytroner, som i sin tur også kolliderer og også fisjon. Denne reaksjonen kalles en kjedereaksjon, og den ligger til grunn for atomkraft. Hele denne prosessen genererer varme, som varmer opp vannet til en brennende varm tilstand (320 grader Celsius). Deretter blir vannet til damp, dampen roterer turbinen, som driver en elektrisk generator, som produserer elektrisitet.
Byggingen av kjernekraftverk foregår i dag i høyt tempo. Hovedårsaken til økningen i antall atomkraftverk i verden er de begrensede reservene av organisk brensel enkelt sagt, gass- og oljereserver er i ferd med å ta slutt, de trengs for industrielle og kommunale behov, og uran og plutonium, som; fungere som brensel for kjernekraftverk, er nødvendig i små mengder deres reserver er fortsatt tilstrekkelige.
Hva er et kjernekraftverk? Det er ikke bare strøm og varme. Sammen med å generere elektrisitet, brukes atomkraftverk også til avsalting av vann. For eksempel er det et slikt atomkraftverk i Kasakhstan.
Hvilket drivstoff brukes på kjernekraftverk?
I praksis kan kjernekraftverk bruke flere stoffer som er i stand til å generere kjernekraft, uran, thorium og plutonium.
Thoriumbrensel brukes for tiden ikke i atomkraftverk, fordi det er vanskeligere å omdanne det til drivstoffelementer, eller brenselsstaver kort sagt.
Drivstoffstaver er metallrør som er plassert inne i en atomreaktor. Det er radioaktive stoffer inne i drivstoffstaver. Disse rørene kan kalles lagringsanlegg for kjernebrensel. Den andre grunnen til den sjeldne bruken av thorium er dens komplekse og kostbare prosessering etter bruk på kjernekraftverk.
Plutoniumbrensel brukes heller ikke i kjernekraftteknikk, fordi dette stoffet har en veldig kompleks kjemisk sammensetning, som vi fortsatt ikke har lært å bruke riktig.
Uran drivstoff
Hovedstoffet som produserer energi ved kjernekraftverk er uran. Uran i dag utvinnes på tre måter: åpne groper, lukkede gruver og underjordisk utvasking, ved å bore gruver. Den siste metoden er spesielt interessant. For å utvinne uran ved utluting, helles en løsning av svovelsyre i underjordiske brønner, den mettes med uran og pumpes ut igjen.
De største uranreservene i verden ligger i Australia, Kasakhstan, Russland og Canada. De rikeste forekomstene er i Canada, Zaire, Frankrike og Tsjekkia. I disse landene får man inntil 22 kilo uranråstoff fra et tonn malm. Til sammenligning oppnås i Russland litt mer enn halvannet kilo uran fra ett tonn malm.
Urangruveanlegg er ikke-radioaktive. I sin rene form er dette stoffet til liten fare for mennesker; en mye større fare er den radioaktive fargeløse gassen radon, som dannes under naturlig nedbrytning av uran.
Uran kan ikke brukes i form av malm i atomkraftverk. Først blir uranråvarer behandlet til pulver - uranoksid, og først etter det blir det uranbrensel. Uranpulver omdannes til "tabletter" av metall - det presses til små pene kolber, som avfyres innen 24 timer på monstrøst høye temperaturer ah mer enn 1500 grader Celsius. Det er disse uranpelletene som kommer inn i atomreaktorer, hvor de begynner å samhandle med hverandre og til slutt gir folk strøm.
Omtrent 10 millioner uranpellets jobber samtidig i en atomreaktor.
Selvfølgelig blir uranpellets ikke bare kastet inn i reaktoren. De er plassert i metallrør laget av zirkoniumlegeringer - drivstoffstaver er koblet til hverandre i bunter og danner drivstoffsamlinger. Det er FA som med rette kan kalles kjernekraftverksbrensel.
Reprosessering av drivstoff til kjernekraftverk
Etter omtrent ett års bruk må uranet i atomreaktorer skiftes ut. Drivstoffelementer avkjøles i flere år og sendes til hakking og oppløsning. Som et resultat av kjemisk utvinning frigjøres uran og plutonium, som gjenbrukes og brukes til å lage ferskt kjernebrensel.
Nedbrytningsproduktene av uran og plutonium brukes til å produsere kilder til ioniserende stråling. De brukes i medisin og industri.
Alt som gjenstår etter disse manipulasjonene sendes til en varm ovn og glass lages av restene, som deretter lagres i spesielle lagringsanlegg. Hvorfor glass? Det vil være svært vanskelig å få ut av det restene av radioaktive elementer som kan skade miljø.
NPP-nyheter - dukket opp for ikke så lenge siden ny måte deponering av radioaktivt avfall. Det er laget såkalte raske atomreaktorer eller raske nøytronreaktorer, som opererer på resirkulerte kjernebrenselrester. Ifølge forskere er restene av kjernebrensel, som for tiden lagres i lagringsanlegg, i stand til å gi drivstoff til raske nøytronreaktorer i 200 år.
I tillegg kan nye raske reaktorer operere på uranbrensel, som er laget av 238 uran dette stoffet brukes ikke i konvensjonelle kjernekraftverk, fordi Det er lettere for dagens atomkraftverk å behandle 235 og 233 uran, som det er lite igjen av i naturen. Dermed er nye reaktorer en mulighet til å bruke enorme forekomster av 238 uran, som ingen hadde brukt før.
Hvordan bygges et atomkraftverk?
Hva er et kjernekraftverk? Hva er dette virvar av grå bygninger som de fleste av oss bare har sett på TV? Hvor holdbare og sikre er disse strukturene? Hva er strukturen til et kjernekraftverk? I hjertet av ethvert atomkraftverk er reaktorbygningen, ved siden av er turbinrommet og sikkerhetsbygningen.
Bygging av kjernekraftverk utføres i henhold til forskrifter, forskrifter og sikkerhetskrav for anlegg som arbeider med radioaktive stoffer. En atomstasjon er et fullverdig strategisk objekt for staten. Derfor er tykkelsen på veggene og armeringskonstruksjonene av armert betong i reaktorbygningen flere ganger større enn standardkonstruksjonene. Dermed kan lokalene til atomkraftverk tåle jordskjelv med styrke 8, tornadoer, tsunamier, tornadoer og flyulykker.
Reaktorbygningen er kronet med en kuppel, som er beskyttet av innvendige og utvendige betongvegger. Den indre betongveggen er dekket med en stålplate, som ved en ulykke skal skape et lukket luftrom og ikke slippe ut radioaktive stoffer i luften.
Hvert kjernekraftverk har sitt eget kjølebasseng. Urantabletter som allerede har tjent sin levetid plasseres der. Etter at uranbrenselet er fjernet fra reaktoren, forblir det ekstremt radioaktivt, slik at reaksjoner inne i brenselstavene slutter å oppstå, det må ta fra 3 til 10 år (avhengig av utformingen av reaktoren der drivstoffet var plassert). I kjølebassengene avkjøles uranpelletene og reaksjoner slutter å oppstå inne i dem.
Det teknologiske diagrammet til et kjernekraftverk, eller ganske enkelt sagt, designdiagrammet for kjernekraftverk er av flere typer, så vel som egenskapene til et kjernekraftverk og det termiske diagrammet til et kjernekraftverk, det avhenger av typen av atomreaktor som brukes i prosessen med å generere elektrisitet.
Flytende kjernekraftverk
Vi vet allerede hva et atomkraftverk er, men russiske forskere kom på ideen om å ta et atomkraftverk og gjøre det mobilt. Til dags dato er prosjektet nesten ferdigstilt. Denne designen ble kalt et flytende atomkraftverk. Etter planen skal det flytende atomkraftverket kunne gi strøm til en by med en befolkning på opptil to hundre tusen mennesker. Dens største fordel er muligheten til å bevege seg til sjøs. Byggingen av et atomkraftverk som er i stand til å bevege seg, pågår for tiden bare i Russland.
Nyheter om atomkraftverk er den forestående lanseringen av verdens første flytende atomkraftverk, som er designet for å gi energi til havnebyen Pevek, som ligger i Chukotka autonome okrug i Russland. Det første flytende atomkraftverket heter «Akademik Lomonosov», et minikjernekraftverk bygges i St. Petersburg og planlegges lansert i 2016 – 2019. Presentasjonen av det flytende atomkraftverket fant sted i 2015, da presenterte utbyggerne nesten ferdig prosjekt PAES.
Det flytende atomkraftverket er designet for å gi strøm til de mest avsidesliggende byene med tilgang til havet. Akademik Lomonosov atomreaktoren er ikke like kraftig som den til landbaserte atomkraftverk, men har en levetid på 40 år, noe som betyr at beboerne i lille Pevek ikke vil lide av mangel på strøm på nesten et halvt århundre.
Et flytende atomkraftverk kan ikke bare brukes som varme- og strømkilde, men også til avsalting av vann. Ifølge beregninger kan den produsere fra 40 til 240 kubikkmeter ferskvann per dag.
Kostnaden for den første blokken av et flytende atomkraftverk var 16 og en halv milliard rubler som vi ser, er bygging av atomkraftverk ikke en billig fornøyelse.
Kjernekraftverksikkerhet
Etter Tsjernobyl-katastrofen i 1986 og Fukushima-ulykken i 2011 forårsaker ordene atomkraftverk frykt og panikk hos mennesker. Faktisk er moderne atomkraftverk utstyrt med siste ord utstyr, spesielle sikkerhetsregler er utviklet, og generelt består beskyttelse av kjernekraftverk av 3 nivåer:
På første nivå skal normal drift av kjernekraftverket sikres. Sikkerheten til et kjernekraftverk avhenger i stor grad av riktig plassering for kjernekraftverket, en velskapt design og oppfyllelse av alle betingelser under byggingen av bygget. Alt skal følge forskrifter, sikkerhetsinstrukser og planer.
På andre nivå er det viktig å hindre at normal drift av kjernekraftverket går over i en nødsituasjon. Til dette formålet er det spesielle enheter som overvåker temperatur og trykk i reaktorene og rapporterer de minste endringer i avlesningene.
Hvis det første og andre beskyttelsesnivået ikke fungerer, brukes det tredje - et direkte svar på en nødsituasjon. Sensorer oppdager ulykken og reagerer på den selv – reaktorene stenges, strålingskilder lokaliseres, kjernen avkjøles, og ulykken rapporteres.
Selvfølgelig krever et atomkraftverk spesiell oppmerksomhet til sikkerhetssystemet, både på byggestadiet og på driftsstadiet. Manglende overholdelse av strenge regler kan få svært alvorlige konsekvenser, men i dag de fleste Ansvaret for sikkerheten til kjernekraftverk faller på datasystemer, og den menneskelige faktoren er nesten helt utelukket. Med tanke på den høye nøyaktigheten til moderne maskiner, kan du være trygg på sikkerheten til kjernekraftverk.
Eksperter forsikrer at det er umulig å motta en stor dose radioaktiv stråling i stabilt opererende moderne atomkraftverk eller mens de er i nærheten av dem. Selv kjernekraftverksarbeidere, som forresten måler strålingsnivået som mottas hver dag, blir ikke utsatt for mer stråling enn vanlige innbyggere i store byer.
Atomreaktorer
Hva er et kjernekraftverk? Dette er først og fremst en fungerende atomreaktor. Prosessen med energiproduksjon foregår inne i den. Brenselelementer plasseres i en atomreaktor, hvor uran nøytroner reagerer med hverandre, hvor de overfører varme til vann, og så videre.
Inne i en spesifikk reaktorbygning er det følgende strukturer: en vannforsyningskilde, en pumpe, en generator, en dampturbin, en kondensator, avluftere, en renser, en ventil, en varmeveksler, selve reaktoren og en trykkregulator.
Reaktorer kommer i flere typer, avhengig av hvilket stoff som fungerer som moderator og kjølevæske i enheten. Det er mest sannsynlig at et moderne kjernekraftverk vil ha termiske nøytronreaktorer:
- vann-vann (med vanlig vann som både nøytronmoderator og kjølevæske);
- grafitt-vann (moderator - grafitt, kjølevæske - vann);
- grafitt-gass (moderator - grafitt, kjølevæske - gass);
- tungt vann (moderator - tungt vann, kjølevæske - vanlig vann).
NPP-effektivitet og NPP-kraft
Den totale effektiviteten til et kjernekraftverk (effektivitetsfaktor) med en trykkvannsreaktor er omtrent 33%, med en grafittvannreaktor - omtrent 40%, og en tungtvannsreaktor - omtrent 29%. Den økonomiske levedyktigheten til et kjernekraftverk avhenger av effektiviteten til atomreaktoren, energiintensiteten til reaktorkjernen, installert kapasitetsutnyttelsesfaktor per år, etc.
NPP-nyheter – forskere lover å snart øke effektiviteten til atomkraftverk med en og en halv ganger, til 50 %. Dette vil skje hvis brenselelementer, eller brenselelementer, som er direkte plassert i en atomreaktor, ikke er laget av zirkoniumlegeringer, men av en kompositt. Problemene til kjernekraftverk i dag er at zirkonium ikke er varmebestandig nok, det tåler ikke veldig høye temperaturer og trykk, derfor er effektiviteten til kjernekraftverk lav, mens kompositten tåler temperaturer over tusen grader Celsius.
Eksperimenter med å bruke kompositten som et skall for uranpellets utføres i USA, Frankrike og Russland. Forskere jobber med å øke styrken til materialet og dets introduksjon til kjernekraft.
Hva er et kjernekraftverk? Atomkraftverk er verdens elektriske kraft. Den totale elektriske kapasiteten til kjernekraftverk rundt om i verden er 392 082 MW. Egenskapene til et kjernekraftverk avhenger først og fremst av kraften. Det kraftigste atomkraftverket i verden ligger i Frankrike. Kapasiteten til Sivo NPP (hver enhet) er mer enn halvannet tusen MW (megawatt). Kapasiteten til andre kjernekraftverk varierer fra 12 MW i mini-atomkraftverk (Bilibino NPP, Russland) til 1382 MW (Flanmanville kjernekraftverk, Frankrike). På byggestadiet er Flamanville-blokken med en kapasitet på 1650 MW, og Shin-Kori kjernekraftverk i Sør-Korea med en kjernekraftverkkapasitet på 1400 MW.
NPP kostnad
Atomkraftverk, hva er det? Dette er mye penger. I dag trenger folk alle måter å generere strøm på. Vann, termiske og kjernekraftverk bygges overalt i mer eller mindre utviklede land. Bygging av et atomkraftverk er ikke en enkel prosess, det krever store kostnader og kapitalinvesteringer som oftest hentes fra statsbudsjetter.
Kostnaden for et kjernekraftverk inkluderer kapitalkostnader - utgifter til forberedelse av stedet, bygging, igangsetting av utstyr (kapitalkostnadene er uoverkommelige, for eksempel koster en dampgenerator ved et kjernekraftverk mer enn 9 millioner dollar). I tillegg krever kjernekraftverk også driftskostnader, som inkluderer innkjøp av drivstoff, kostnader for disponering mv.
Av mange grunner er den offisielle kostnaden for et atomkraftverk bare omtrentlig i dag vil et atomkraftverk koste omtrent 21-25 milliarder euro. Å bygge en kjernefysisk enhet fra bunnen av vil koste omtrent 8 millioner dollar. I gjennomsnitt er tilbakebetalingstiden for en stasjon 28 år, levetiden er 40 år. Som du kan se, er atomkraftverk en ganske dyr fornøyelse, men, som vi fant ut, utrolig nødvendig og nyttig for deg og meg.
Atomkraftverk - kjernekraftverk– Dette er termiske kraftverk. Atomkraftverk bruker energien fra kontrollerte kjernefysiske reaksjoner som en kilde. Enhetskapasiteten til kjernekraftverk når 1,5 GW.
Kjernekraftverk – kjernekraftverk – typer brensel
Det brukes som vanlig brensel for kjernekraftverk. U– uran. Fisjonsreaksjonen finner sted i hovedenheten til et atomkraftverk - en atomreaktor. Under en kjedereaksjon av kjernefysisk fisjon frigjøres en betydelig mengde termisk energi, som brukes til å generere elektrisitet.
Atomkraftverk - kjernekraftverk - driftsprinsipp
Ved fisjon av urankjerner produseres det raske nøytroner. Fisjonshastigheten er en kjedereaksjon ved atomkraftverk den reguleres av moderatorer: tungtvann eller grafitt. Nøytroner inneholder stort antall termisk energi. Energi kommer inn i dampgeneratoren gjennom kjølevæsken. Høytrykksdamp sendes til turbogeneratorer. Den resulterende elektrisiteten går til transformatorer og deretter til distribusjonsenheter. En del av elektrisiteten brukes til å dekke egne behov til kjernekraftverket (NPP). Kjølevæskesirkulasjon i kjernekraftverk sikres av pumper: hoved- og kondensat. Overskuddsvarme fra atomkraftverk sendes til kjøletårn.
Russiske atomkraftverk - atomkraftverk - typer atomreaktorer:
- RBMK - høyeffektreaktor, kanal,
- VVER – trykkvannskraftreaktor,
- BN – rask nøytronreaktor.
Atomkraftverk – kjernekraftverk – økologi
Kjernekraftverk - kjernekraftverk slipper ikke ut røykgasser til atmosfæren. Det er ikke avfall i form av aske og slagg ved atomkraftverket. Problemer i kjernekraftverk inkluderer overskuddsvarme og lagring av radioaktivt avfall. For å beskytte mennesker og atmosfæren mot radioaktive utslipp ved atomkraftverk, iverksettes spesielle tiltak:
- forbedre påliteligheten til kjernekraftverksutstyr,
- duplisering av sårbare systemer,
- høye krav til personellkvalifikasjoner,
- beskyttelse og beskyttelse mot ytre påvirkninger.
Atomkraftverk er omgitt av en sanitær beskyttelsessone.
