Ատոմակայաններ. Ուկրաինայի ատոմակայաններ. Ատոմային էլեկտրակայաններ Ռուսաստանում

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Մարդկության ժամանակակից էներգետիկ կարիքներն աճում են հսկայական տեմպերով։ Աճում է դրա սպառումը քաղաքների լուսավորության, արդյունաբերական և ազգային տնտեսության այլ կարիքների համար։ Համապատասխանաբար, ածուխի և մազութի այրումից ավելի ու ավելի շատ մուր է արտանետվում մթնոլորտ, և ջերմոցային էֆեկտը մեծանում է։ Բացի այդ, վերջին տարիներին ավելի ու ավելի է խոսվում էլեկտրական մեքենաների ներդրման մասին, ինչը կնպաստի նաև էլեկտրաէներգիայի սպառման ավելացմանը։

Ցավոք, էկոլոգիապես մաքուր ՀԷԿ-երը չեն կարողանում հոգալ նման հսկա կարիքները, իսկ ՋԷԿ-երի ու ՋԷԿ-երի թվի հետագա ավելացումը պարզապես նպատակահարմար չէ։ Ի՞նչ անել այս դեպքում: Եվ ընտրելու շատ բան չկա. ատոմակայանները, եթե ճիշտ շահագործվեն, հիանալի ելք են էներգետիկ փակուղուց։

Չնայած Չեռնոբիլում տեղի ունեցածին, նույնիսկՀաշվի առնելով ճապոնացիների վերջին անհաջողությունները՝ ողջ աշխարհի գիտնականները գիտակցում են, որ խաղաղ ատոմն այսօր մոտեցող էներգետիկ ճգնաժամի միակ լուծումն է: Լայնորեն գովազդվող էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրները չեն ապահովում աշխարհին ամեն օր անհրաժեշտ էլեկտրաէներգիայի նույնիսկ հարյուրերորդ մասը։

Բացի այդ, նույնիսկ Չեռնոբիլի ատոմակայանի պայթյունը շրջակա միջավայրին հասցրեց վնասի նույնիսկ հարյուրերորդ մասը, ինչը նշվում է նավթային հարթակի վրա անգամ մեկ աղետով։ BP-ի միջադեպը դրա հստակ հաստատումն է։

Միջուկային ռեակտորի աշխատանքի սկզբունքը

Ջերմության աղբյուրը վառելիքի տարրերն են՝ TVEL: Իրականում դրանք ցիրկոնիումի համաձուլվածքից պատրաստված խողովակներ են, որոնք փոքր-ինչ ենթարկվում են այլասերման նույնիսկ ատոմների ակտիվ տրոհման գոտում։ Ներսում դրված են ուրանի երկօքսիդի հաբեր կամ ուրանի և մոլիբդենի խառնուրդի հատիկներ։ Ռեակտորի ներսում այս խողովակները հավաքվում են հավաքույթների մեջ, որոնցից յուրաքանչյուրը պարունակում է վառելիքի 18 տարր։

Ընդհանուր առմամբ, կարող է լինել գրեթե երկու հազար հավաքույթ, և դրանք տեղադրվում են գրաֆիտային որմնադրության մեջ գտնվող ալիքներով: Ազատված ջերմությունը հավաքվում է հովացուցիչ նյութի միջոցով, իսկ ժամանակակից ատոմակայաններում գործում է երկու շրջանառության շղթա։ Դրանցից երկրորդում ջուրը ոչ մի կերպ չի փոխազդում ռեակտորի միջուկի հետ, ինչը զգալիորեն մեծացնում է կառույցի անվտանգությունն ամբողջությամբ։ Ինքը՝ ռեակտորը գտնվում է լիսեռում, և գրաֆիտային որմնադրության համար ստեղծվում է հատուկ պարկուճ՝ նույն ցիրկոնիումի համաձուլվածքից (30 մմ հաստությամբ):

Ամբողջ կառույցը հենված է բարձր ամրության բետոնի չափազանց զանգվածային հիմքի վրա, որի տակ գտնվում է լողավազանը։ Այն ծառայում է միջուկային հովացմանըվառելիք՝ վթարի դեպքում։

Գործողության սկզբունքը պարզ է. վառելիքի տարրերը ջեռուցվում են, դրանցից ջերմությունը փոխանցվում է առաջնային հովացուցիչ նյութին (հեղուկ նատրիում, դեյտերիում), որից հետո էներգիան փոխանցվում է երկրորդական շղթա, որի ներսում ջուրը շրջանառվում է: հսկայական ճնշում. Այն անմիջապես եռում է, և գոլորշին պտտվում է գեներատորների տուրբինները։ Դրանից հետո գոլորշին մտնում է խտացնող սարքեր, նորից վերածվում հեղուկ վիճակի, որից հետո նորից ուղարկվում է երկրորդական շղթա։

Արարման պատմություն

1940-ականների երկրորդ կեսին ԽՍՀՄ-ում բոլոր ջանքերը գործադրվեցին ատոմային էներգիայի խաղաղ օգտագործման հետ կապված նախագծեր ստեղծելու համար։ Հանրահայտ ակադեմիկոս Կուրչատովը, ելույթ ունենալով ԽՄԿԿ Կենտկոմի հերթական նիստում, առաջարկ է արել ատոմային էներգիան օգտագործել էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար, ինչի կարիքը սարսափելի պատերազմից վերականգնված երկիրը ուներ։։

1950 թվականին սկսվեց ատոմակայանի կառուցումը (ի դեպ, աշխարհում առաջինը), որը հիմնվեց Կալուգայի շրջանի Օբնինսկոյե գյուղում։ Չորս տարի անց այս կայանը, որն ուներ 5 ՄՎտ հզորություն, հաջողությամբ գործարկվեց։ Միջոցառման յուրահատկությունը կայանում է նաև նրանում, որ մեր երկիրը դարձավ աշխարհում առաջին պետությունը, որը կարողացավ արդյունավետորեն օգտագործել ատոմը բացառապես խաղաղ նպատակներով։

Շարունակել աշխատանքը

Արդեն 1958 թվականին սկսվեցին Սիբիրյան ԱԷԿ-ի նախագծման աշխատանքները։ Նախագծային հզորությունն անմիջապես ավելացել է 20 անգամ՝ կազմելով 100 ՄՎտ։ Բայց իրավիճակի յուրահատկությունը նույնիսկ սրա մեջ չէ։ Երբ կայանը հանձնեցին, դրա վերադարձը 600 ՄՎտ էր։ Գիտնականները ընդամենը մի զույգումտարիները կարողացան այնքան բարելավել նախագիծը, և բոլորովին վերջերս նման կատարումը լիովին անհնար էր թվում:

Սակայն, Միության տարածքներում գտնվող ատոմակայաններն այն ժամանակ աճեցին ոչ ավելի վատ, քան սնկով: Այսպիսով, Սիբիրյան ատոմակայանից մի քանի տարի անց գործարկվեց Բելոյարսկի ատոմակայանը։ Շուտով Վորոնեժում կայարան կառուցվեց։ 1976 թվականին շահագործման է հանձնվել Կուրսկի ատոմակայանը, որի ռեակտորները լրջորեն արդիականացվել են 2004 թվականին։

Ատոմակայանները, ընդհանուր առմամբ, հետպատերազմյան ողջ ընթացքում կառուցվել են պլանային կարգով։ Միայն Չեռնոբիլի աղետը կարող էր դանդաղեցնել այս գործընթացը։

Ինչպես էին գործերը դրսում

Չպետք է ենթադրել, որ նման զարգացումներ իրականացվել են բացառապես մեր երկրում։ Բրիտանացիները լավ գիտեին, թե որքան կարևոր կարող են լինել ատոմակայանները, ուստի ակտիվորեն աշխատում էին այս ուղղությամբ։ Այսպիսով, արդեն 1952 թվականին նրանք սկսեցին ատոմակայաններ մշակելու և կառուցելու սեփական նախագիծը։ Չորս տարի անց Կալդեր Հոլ քաղաքը դարձավ անգլիական առաջին միջուկային քաղաքը՝ սեփական 46 ՄՎտ հզորությամբ էլեկտրակայանով։ 1955 թվականին ամերիկյան Շիփինգպորտ քաղաքում հանդիսավոր կերպով շահագործման հանձնվեց ատոմակայանը։ Նրա հզորությունը հավասար էր 60 ՄՎտ։ Այդ ժամանակվանից ի վեր ատոմակայանները սկսել են իրենց հաղթարշավն ամբողջ աշխարհում։

Սպառնալիքներ խաղաղ ատոմին

Ատոմը ընտելացնելու առաջին էյֆորիան շուտով փոխարինվեց անհանգստությամբ և վախով: Իհարկե, Չեռնոբիլի ատոմակայանը ամենալուրջ աղետն էր, բայց եղավ «Մայակ» կայանը, միջուկային սուզանավերի միջուկային ռեակտորների վթարները, ինչպես նաև այլ միջադեպեր, որոնցից շատերի մասին, հավանաբար, երբեք չենք իմանա։ Այս վթարների հետևանքներըստիպեց մարդկանց մտածել ատոմային էներգիայի օգտագործման մշակույթի մակարդակը բարձրացնելու մասին։ Բացի այդ, մարդկությունը ևս մեկ անգամ հասկացավ, որ իրենք ի վիճակի չեն դիմակայել բնության տարերային ուժերին:

Համաշխարհային գիտության շատ լուսատուներ երկար ժամանակ քննարկում էին, թե ինչպես կարելի է ատոմակայաններն ավելի անվտանգ դարձնել։ 1989 թվականին Մոսկվայում հրավիրվեց համաշխարհային ասամբլեա, որի արդյունքներով եզրակացություններ արվեցին միջուկային էներգիայի նկատմամբ վերահսկողությունն արմատապես խստացնելու անհրաժեշտության մասին։

Այսօր համաշխարհային համայնքները ուշադիր հետևում են, թե ինչպես են պահպանվում այս բոլոր պայմանավորվածությունները: Այնուամենայնիվ, ոչ մի դիտարկում և վերահսկողություն չի կարող փրկել բնական աղետներից կամ սովորական հիմարությունից: Դա ևս մեկ անգամ հաստատեց «Ֆուկուսիմա-1»-ի վթարը, որի հետևանքով հարյուր միլիոնավոր տոննա ռադիոակտիվ ջուր է լցվել Խաղաղ օվկիանոս։ Ընդհանուր առմամբ, Ճապոնիան, որտեղ ատոմակայանը արդյունաբերության և բնակչության հսկա կարիքները էլեկտրաէներգիայով ապահովելու միակ միջոցն է, չի հրաժարվել ատոմակայանի կառուցման ծրագրից։

Դասակարգում

Բոլոր ատոմակայանները կարելի է դասակարգել ըստ արտադրվող էներգիայի տեսակի, ինչպես նաև ըստ իրենց ռեակտորի մոդելի։ Հաշվի են առնված նաև անվտանգության աստիճանը, կառուցման տեսակը, ինչպես նաև այլ կարևոր պարամետրեր։

Ահա թե ինչպես են դրանք դասակարգվում ըստ արտադրվող էներգիայի տեսակի՝

• Ատոմակայաններ. Նրանց արտադրած միակ էներգիան էլեկտրաէներգիան է։
• Ատոմային ՋԷԿ. Բացի էլեկտրաէներգիայից, այս օբյեկտները նաև ջերմություն են արտադրում, ինչը նրանց հատկապես արժեքավոր է դարձնում հյուսիսային քաղաքներում տեղակայման համար: Այնտեղ ատոմակայանի շահագործումըթույլ է տալիս կտրուկ նվազեցնել տարածաշրջանի կախվածությունը այլ տարածաշրջաններից վառելիքի մատակարարումներից։

Օգտագործված վառելիք և այլ բնութագրեր

Ամենատարածվածը միջուկային ռեակտորներն են, որոնք օգտագործում են հարստացված ուրան որպես վառելիք: Հովացուցիչ նյութը թեթև ջուր է: Նման ռեակտորները կոչվում են թեթև ջրի ռեակտորներ, և դրանք երկու տեսակի են: Առաջին դեպքում, գոլորշին, որն օգտագործվում է տուրբինները պտտելու համար, ձևավորվում է ռեակտորի միջուկում:

Երկրորդ դեպքում գոլորշու առաջացման համար օգտագործվում է ջերմատախտակի համակարգ, որի պատճառով ջուրը միջուկ չի մտնում։ Ի դեպ, այս համակարգի զարգացումը սկսվել է արդեն անցյալ դարի 50-ական թվականներից, և դրա համար հիմք են ծառայել ամերիկյան ռազմական զարգացումները։ Մոտավորապես նույն ժամանակ ԽՍՀՄ-ը ստեղծեց առաջին տիպի, բայց մոդերատոր համակարգով ռեակտոր, որի դերում օգտագործվեցին գրաֆիտի ձողեր։

Այսպես է հայտնվել գազով հովացվող ռեակտորը, որն օգտագործում են Ռուսաստանի բազմաթիվ ատոմակայաններ։ Այս կոնկրետ մոդելի կայանների կառուցման արագ արագացումը պայմանավորված էր նրանով, որ ռեակտորները որպես կողմնակի արտադրանք արտադրում էին զենքի համար նախատեսված պլուտոնիում: Բացի այդ, նույնիսկ սովորական բնական ուրան, որի հանքավայրերը մեր երկրում շատ մեծ են, հարմար է որպես վառելիք այս սորտի համար։

Ռեակտորների մեկ այլ տեսակ, որը բավականին տարածված է ամբողջ աշխարհում, ծանր ջրի մոդելն է, որն սնվում է բնական ուրանով: Սկզբում նման մոդելներ ստեղծեցին գրեթե բոլոր երկրները, որոնք մուտք ունեին միջուկային ռեակտորներ, սակայնԱյսօր նրանց շահագործողների թվում է միայն Կանադան, որի աղիքներում կան բնական ուրանի ամենահարուստ հանքավայրերը։

Ինչպե՞ս են բարելավվել ռեակտորները:

Նախ, սովորական պողպատը օգտագործվել է վառելիքի ձողերի երեսպատման և շրջանառության ալիքների արտադրության համար: Այն ժամանակ դեռ հայտնի չէր ցիրկոնիումի համաձուլվածքների մասին, որոնք շատ ավելի հարմար են նման նպատակների համար։ Ռեակտորը սառեցվել է 10 մթնոլորտի ճնշման տակ մատակարարվող ջրով։

Միաժամանակ արձակված գոլորշին ուներ 280 աստիճան ջերմաստիճան։ Բոլոր ալիքները, որոնցում գտնվում էին վառելիքի ձողերը, շարժական էին, քանի որ դրանք համեմատաբար հաճախ պետք է փոխարինվեին: Փաստն այն է, որ միջուկային վառելիքի գործունեության գոտում նյութերը բավականին արագ ենթարկվում են դեֆորմացման և ոչնչացման։ Իրականում միջուկի կառուցվածքային տարրերը նախատեսված են 30 տարվա համար, սակայն նման դեպքերում լավատեսությունն անընդունելի է։

Վառելիքի ձողեր

Այս դեպքում գիտնականները որոշել են օգտագործել միակողմանի խողովակային սառեցմամբ տարբերակ։ Այս դիզայնը կտրուկ նվազեցնում է տրոհման արտադրանքի ջերմափոխանակման միացում մտնելու հնարավորությունը նույնիսկ վառելիքի տարրի վնասման դեպքում: Նույն միջուկային վառելիքը ուրանի և մոլիբդենի համաձուլվածք է: Այս լուծումը հնարավորություն տվեց ստեղծել համեմատաբար էժան և հուսալի սարքավորումներ, որոնք կարող են կայուն աշխատել նույնիսկ զգալիորեն բարձր ջերմաստիճանի դեպքում:

Չեռնոբիլ

Որքան էլ տարօրինակ թվա, բայց տխրահռչակ Չեռնոբիլը, որի ատոմակայանը դարձավ անցյալ դարի տեխնածին աղետների խորհրդանիշը, գիտության իսկական հաղթանակ էր։Այն ժամանակ դրա կառուցման և դիզայնի մեջ կիրառվել են ամենաառաջադեմ տեխնոլոգիաները։ Միայն ռեակտորի հզորությունը հասել է 3200 ՄՎտ-ի։ Վառելիքը նույնպես նոր էր՝ հարստացված բնական ուրանի երկօքսիդն առաջին անգամ օգտագործվեց Չեռնոբիլի ատոմակայանում։ Նման վառելիքի մեկ տոննան պարունակում է ընդամենը 20 կիլոգրամ ուրան-235: Ընդհանուր առմամբ ռեակտոր է բեռնվել 180 տոննա ուրանի երկօքսիդ։ Դեռևս հստակ հայտնի չէ, թե ով և ինչ նպատակով է որոշել փորձարկում անցկացնել կայանում, որը հակասում է անվտանգության բոլոր հնարավոր կանոններին։

Ռուսաստանի ատոմակայաններ

Եթե չլիներ Չեռնոբիլի աղետը, ապա մեր երկրում (ամենայն հավանականությամբ) դեռ կշարունակվեր ատոմակայանների ամենալայն ու համատարած կառուցման ծրագիրը։ Ամեն դեպքում, ԽՍՀՄ-ում ծրագրված մոտեցումն էր։.

Ընդհանուր առմամբ, Չեռնոբիլից անմիջապես հետո շատ ծրագրեր սկսեցին զանգվածաբար կրճատվել, ինչը անմիջապես հանգեցրեց շատ «էկոլոգիապես մաքուր» տեսակի ջերմային կրիչների գների բարձրացման: Շատ տարածքներում նրանք ստիպված եղան վերադառնալ ջերմային էլեկտրակայանների կառուցմանը, որոնք (ներառյալ) աշխատում են նույնիսկ ածխի վրա՝ շարունակելով հրեշավոր կերպով աղտոտել մեծ քաղաքների մթնոլորտը։

2000-ականների կեսերին կառավարությունը, այնուամենայնիվ, գիտակցեց միջուկային ծրագրի մշակման անհրաժեշտությունը, քանի որ առանց դրա ուղղակի անհնար կլիներ մեր երկրի շատ շրջաններ ապահովել անհրաժեշտ քանակությամբ էներգիայով։։

Քանի՞ ատոմակայան ունենք այսօր մեր երկրում. Ընդամենը տասը։ Այո, սրանք բոլորը ռուսական ատոմակայաններ են։ Բայց նույնիսկ այս թիվը առաջացնում է սպառվող էներգիայի ավելի քան 16%-ըմեր քաղաքացիները. Այս ատոմակայանների կազմում գործող բոլոր 33 էներգաբլոկների հզորությունը 25,2 ԳՎտ է։ Մեր հյուսիսային շրջանների էլեկտրաէներգիայի կարիքների գրեթե 37%-ը ծածկված է ատոմակայաններով։

Ամենահայտնիներից է Լենինգրադի ատոմակայանը, որը կառուցվել է դեռևս 1973 թվականին։ Ներկայումս ընթանում է երկրորդ փուլի ինտենսիվ շինարարությունը, որը թույլ կտա առնվազն երկու անգամ ավելացնել ելքային հզորությունը (4 հազար ՄՎտ):

ուկրաինական ԱԷԿ

Խորհրդային Միությունը շատ բան արեց, այդ թվում՝ միութենական հանրապետություններում էներգետիկայի զարգացման համար։ Այսպիսով, Լիտվան մի ժամանակ ստացավ ոչ միայն հիանալի ենթակառուցվածք և բազմաթիվ արդյունաբերական ձեռնարկություններ, այլև Իգնալինա ԱԷԿ-ը, որը մինչև 2005 թվականը իսկական «խաշած հավ» էր՝ ապահովելով գրեթե ողջ Բալթյան տարածաշրջանը էժան (և սեփական!) Էներգիա.

Բայց գլխավոր նվերն արվեց Ուկրաինային, որը միանգամից չորս էլեկտրակայան ստացավ։ Զապորոժիե ԱԷԿ-ը, ընդհանուր առմամբ, ամենահզորն է Եվրոպայում՝ մատակարարելով միանգամից 6 ԳՎտ էներգիա։ Ընդհանուր առմամբ, Ուկրաինայի ատոմակայանները նրան հնարավորություն են տալիս ինքնուրույն ապահովել էլեկտրաէներգիա, ինչով Լիտվան այլեւս չի կարող պարծենալ։

Այժմ աշխատում են նույն չորս կայանները՝ Զապորոժիե, Ռիվնե, Հարավուկրաինական և Խմելնիցկի։ Հակառակ տարածված կարծիքի, Չեռնոբիլի ատոմակայանի երրորդ բլոկը շարունակել է գործել մինչև 2000 թվականը՝ պարբերաբար մատակարարելով շրջանը էլեկտրաէներգիայով։ Այս պահին ուկրաինական ողջ էլեկտրաէներգիայի 46%-ն արտադրվում է ուկրաինական ատոմակայանների կողմից։

Երկրում իշխանությունների տարօրինակ քաղաքական հավակնությունները հանգեցրին նրան, որ 2011թ.որոշում է կայացվել ռուսական վառելիքի տարրերը փոխարինել ամերիկյանով։ Փորձն ամբողջությամբ ձախողվեց, և ուկրաինական արդյունաբերությանը հասցվեց գրեթե 200 միլիոն դոլարի վնաս։

Հեռանկարներ

Այսօր խաղաղ ատոմի օգուտները կրկին հիշում են ողջ աշխարհում։ Մի ամբողջ քաղաք կարող է էներգիա մատակարարվել փոքր ու պարզունակ ատոմակայանից, որը տարեկան սպառում է մոտ 2 տոննա վառելիք։ Որքա՞ն գազ կամ ածուխ պետք է այրվի նույն ժամանակահատվածում: Այսպիսով, տեխնոլոգիայի հեռանկարները հսկայական են. էներգիայի ավանդական տեսակները անընդհատ թանկանում են, և դրանց թիվը նվազում է: