Centrali nucleari. Centrali nucleari dell'Ucraina. Centrali nucleari in Russia

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Il moderno fabbisogno energetico dell'umanità sta crescendo a un ritmo gigantesco. Il suo consumo per l'illuminazione delle città, per le esigenze industriali e di altro tipo dell'economia nazionale è in aumento. Di conseguenza, sempre più fuliggine dalla combustione di carbone e olio combustibile viene emessa nell'atmosfera e l'effetto serra aumenta. Inoltre, negli ultimi anni si è parlato sempre di più dell'introduzione dei veicoli elettrici, che contribuiranno anche all'aumento del consumo di elettricità.

Purtroppo, gli HPP rispettosi dell'ambiente non sono in grado di coprire un fabbisogno così gigantesco e un ulteriore aumento del numero di centrali termoelettriche e termoelettriche semplicemente non è consigliabile. Cosa fare in questo caso? E non c'è molto da scegliere: le centrali nucleari, se gestite correttamente, sono un'ottima via d'uscita dall'impasse energetica.

Nonostante quello che è successo a Chernobyl, ancheConsapevoli dei recenti fallimenti dei giapponesi, gli scienziati di tutto il mondo riconoscono che l'atomo pacifico è l'unica soluzione all'imminente crisi energetica di oggi. Le fonti energetiche alternative ampiamente pubblicizzate non forniscono nemmeno un centesimo della quantità di elettricità di cui il mondo ha bisogno ogni giorno.

Del resto, anche l'esplosione della centrale nucleare di Chernobyl non ha causato nemmeno un centesimo dei danni all'ambiente, cosa che si nota anche con una catastrofe su una piattaforma petrolifera. L'incidente della BP ne è una chiara conferma.

Il principio di funzionamento di un reattore nucleare

La fonte di calore sono gli elementi combustibili - TVEL. Si tratta infatti di tubi realizzati in lega di zirconio, che è leggermente soggetta a degenerazione anche nella zona di fissione attiva degli atomi. Dentro sono poste targhe di biossido di uranio o grani di una lega di uranio e molibdeno. All'interno del reattore, questi tubi sono assemblati in gruppi, ognuno dei quali contiene 18 elementi di combustibile.

In totale, ci possono essere quasi duemila assiemi, e sono posizionati in canali all'interno della muratura di grafite. Il calore rilasciato viene raccolto per mezzo di un liquido di raffreddamento e nelle moderne centrali nucleari sono presenti due circuiti di circolazione. Nel secondo, l'acqua non interagisce in alcun modo con il nocciolo del reattore, il che aumenta significativamente la sicurezza della struttura nel suo insieme. Il reattore stesso si trova in un pozzo e viene creata una capsula speciale per la muratura di grafite della stessa lega di zirconio (30 mm di spessore).

L'intera struttura poggia su una base estremamente massiccia di cemento ad alta resistenza, sotto la quale si trova la piscina. Serve a raffreddare il nuclearecarburante in caso di incidente.

Il principio di funzionamento è semplice: gli elementi combustibili vengono riscaldati, il calore da essi viene trasferito al refrigerante primario (sodio liquido, deuterio), dopodiché l'energia viene trasferita al circuito secondario, all'interno del quale circola l'acqua sotto enorme pressione. Bolle immediatamente e il vapore fa girare le turbine dei generatori. Dopodiché, il vapore entra nei dispositivi di condensazione, torna allo stato liquido, dopodiché viene nuovamente inviato al circuito secondario.

Storia della creazione

Nella seconda metà degli anni '40, in URSS fu compiuto ogni sforzo per creare progetti che prevedessero l'uso pacifico dell'energia atomica. Il famoso accademico Kurchatov, parlando a una riunione regolare del Comitato Centrale del PCUS, ha avanzato una proposta per utilizzare l'energia atomica per generare elettricità, di cui il paese, riprendendosi da una terribile guerra, aveva un disperato bisogno.

Nel 1950 iniziò la costruzione di una centrale nucleare (la prima al mondo, tra l' altro), che fu posata nel villaggio di Obninskoye, nella regione di Kaluga. Quattro anni dopo, questa stazione, che aveva una capacità di 5 MW, fu lanciata con successo. L'unicità dell'evento sta anche nel fatto che il nostro Paese è diventato il primo stato al mondo che è riuscito a utilizzare efficacemente l'atomo esclusivamente per scopi pacifici.

Continua a lavorare

Già nel 1958 iniziarono i lavori per la progettazione della centrale nucleare siberiana. La capacità di progetto è aumentata immediatamente di 20 volte, attestandosi a 100 MW. Ma l'unicità della situazione non sta nemmeno in questo. Quando la stazione è stata consegnata, il suo rendimento era di 600 MW. Scienziati in un paioanni sono riusciti a migliorare così tanto il progetto e, di recente, tali prestazioni sembravano completamente impossibili.

Tuttavia, le centrali nucleari nelle distese dell'Unione non sono cresciute peggio dei funghi. Quindi, un paio d'anni dopo la centrale nucleare siberiana, fu lanciata la centrale nucleare di Beloyarsk. Presto fu costruita una stazione a Voronezh. Nel 1976 è stata messa in funzione la centrale nucleare di Kursk, i cui reattori sono stati seriamente modernizzati nel 2004.

In generale, le centrali nucleari sono state costruite in modo pianificato per tutto il dopoguerra. Solo il disastro di Chernobyl potrebbe rallentare questo processo.

Come andavano le cose all'estero

Non si deve presumere che tali sviluppi siano stati effettuati esclusivamente nel nostro paese. Gli inglesi erano ben consapevoli di quanto potessero essere importanti le centrali nucleari e quindi lavorarono attivamente in questa direzione. Così, già nel 1952, hanno lanciato il loro progetto per sviluppare e costruire centrali nucleari. Quattro anni dopo, la città di Calder Hall divenne la prima città nucleare inglese con una propria centrale elettrica da 46 MW. Nel 1955 fu solennemente commissionata una centrale nucleare nella città americana di Shippingport. La sua potenza era pari a 60 MW. Da allora, le centrali nucleari hanno iniziato la loro marcia trionfale in tutto il mondo.

Minacce all'atomo pacifico

La prima euforia derivante dall'addomesticamento dell'atomo fu presto sostituita da ansia e paura. Certo, la centrale nucleare di Chernobyl è stata il disastro più grave, ma c'è stata la centrale di Mayak, incidenti con i reattori nucleari nei sottomarini nucleari, così come altri incidenti, molti dei quali probabilmente non sapremo mai. Le conseguenze di questi incidentiha costretto le persone a pensare di elevare il livello di cultura nell'uso dell'energia atomica. Inoltre, l'umanità ancora una volta si rese conto di non essere in grado di resistere alle forze elementari della natura.

Molti luminari della scienza mondiale hanno discusso a lungo su come rendere più sicure le centrali nucleari. A Mosca nel 1989 fu convocata un'assemblea mondiale, sulla base dei risultati dell'incontro, si trassero conclusioni sulla necessità di rafforzare radicalmente il controllo sull'energia nucleare.

Oggi, le comunità globali stanno monitorando da vicino il modo in cui vengono rispettati tutti questi accordi. Tuttavia, nessuna quantità di osservazione e controllo può salvare dai disastri naturali o dalla stupidità banale. Ciò è stato confermato ancora una volta dall'incidente di Fukushima-1, a seguito del quale centinaia di milioni di tonnellate di acqua radioattiva si sono riversate nell'Oceano Pacifico. In generale, il Giappone, in cui la centrale nucleare è l'unico mezzo per fornire elettricità ai giganteschi bisogni dell'industria e della popolazione, non ha abbandonato il programma di costruzione di centrali nucleari.

Classificazione

Tutte le centrali nucleari possono essere classificate in base al tipo di energia prodotta, oltre che in base al modello del loro reattore. Vengono presi in considerazione anche il grado di sicurezza, il tipo di costruzione e altri parametri importanti.

Così sono classificati in base al tipo di energia prodotta:

• Centrali nucleari. L'unica energia che generano è l'elettricità.
• Centrali termoelettriche nucleari. Oltre all'elettricità, queste strutture generano anche calore, il che le rende particolarmente preziose per l'impiego nelle città del nord. Lì, il funzionamento di una centrale nucleareconsente di ridurre drasticamente la dipendenza della regione dalle forniture di carburante da altre regioni.

Carburante utilizzato e altre caratteristiche

I più comuni sono i reattori nucleari che utilizzano l'uranio arricchito come combustibile. Il liquido di raffreddamento è acqua leggera. Tali reattori sono chiamati reattori ad acqua leggera e ce ne sono due tipi. Nel primo caso, il vapore utilizzato per far ruotare le turbine si forma nel nocciolo del reattore.

Per la formazione di vapore nel secondo caso, viene utilizzato un sistema di dissipatori di calore, grazie al quale l'acqua non entra nel nucleo. A proposito, lo sviluppo di questo sistema è iniziato già negli anni '50 del secolo scorso e gli sviluppi militari americani ne sono serviti come base. Più o meno nello stesso periodo, l'URSS sviluppò un reattore del primo tipo, ma con un sistema di moderazione, nel ruolo del quale venivano utilizzate barre di grafite.

Così è apparso il reattore raffreddato a gas, utilizzato da molte centrali nucleari in Russia. La rapida accelerazione della costruzione di stazioni di questo particolare modello era dovuta al fatto che i reattori producevano plutonio per uso militare come sottoprodotto. Inoltre, anche l'uranio naturale ordinario, i cui giacimenti nel nostro paese sono molto grandi, è adatto come combustibile per questa varietà.

Un altro tipo di reattore abbastanza diffuso in tutto il mondo è il modello ad acqua pesante alimentato da uranio naturale. All'inizio, tali modelli sono stati creati da quasi tutti i paesi che avevano accesso ai reattori nucleari, maoggi solo il Canada è tra i suoi sfruttatori, nelle cui viscere si trovano i più ricchi giacimenti di uranio naturale.

Come sono stati migliorati i reattori?

In primo luogo, l'acciaio ordinario è stato utilizzato per la produzione di rivestimenti di barre di combustibile e canali di circolazione. A quel tempo non si sapeva ancora delle leghe di zirconio, che sono molto più adatte a tali scopi. Il reattore è stato raffreddato con acqua alimentata a una pressione di 10 atmosfere.

Il vapore rilasciato contemporaneamente aveva una temperatura di 280 gradi. Tutti i canali in cui si trovavano le barre di combustibile sono stati resi rimovibili, poiché dovevano essere sostituiti relativamente spesso. Il fatto è che nella zona di attività del combustibile nucleare, i materiali sono piuttosto rapidamente soggetti a deformazione e distruzione. In effetti, gli elementi strutturali del nucleo sono progettati per 30 anni, ma in questi casi l'ottimismo è inaccettabile.

Barre carburante

In questo caso, gli scienziati hanno deciso di utilizzare una variante con raffreddamento tubolare unilaterale. Questo design riduce drasticamente le possibilità che i prodotti di fissione entrino nel circuito di scambio termico anche in caso di danni all'elemento combustibile. Lo stesso combustibile nucleare è una lega di uranio e molibdeno. Questa soluzione ha permesso di creare apparecchiature relativamente economiche e affidabili in grado di funzionare stabilmente anche a temperature notevolmente elevate.

Chernobyl

Per quanto strano possa sembrare, ma la famigerata Chernobyl, la cui centrale nucleare è diventata un simbolo dei disastri causati dall'uomo del secolo scorso, è stato un vero trionfo della scienza. A quel tempo, nella sua costruzione e progettazione venivano utilizzate le tecnologie più avanzate. La potenza del solo reattore ha raggiunto i 3200 MW. Anche il combustibile era nuovo: il biossido di uranio naturale arricchito è stato utilizzato per la prima volta nella centrale nucleare di Chernobyl. Una tonnellata di tale carburante contiene solo 20 chilogrammi di uranio-235. In totale, nel reattore sono state caricate 180 tonnellate di biossido di uranio. Ancora non si sa esattamente chi e per quale scopo abbia deciso di condurre un esperimento alla stazione che contraddiceva tutte le possibili regole di sicurezza.

Centrali nucleari in Russia

Se non fosse per il disastro di Chernobyl, nel nostro Paese (molto probabilmente) proseguirebbe ancora il programma per la più ampia e diffusa costruzione di centrali nucleari. In ogni caso, questo era l'approccio pianificato in URSS.

In generale, subito dopo Chernobyl, molti programmi hanno iniziato a essere drasticamente ridotti, il che ha immediatamente portato a un aumento dei prezzi per molti tipi di vettori di calore "ecologici". In molte zone sono stati costretti a tornare alla costruzione di centrali termoelettriche, che (anche) funzionano anche a carbone, continuando ad inquinare mostruosamente l'atmosfera delle grandi città.

A metà degli anni 2000, il governo ha comunque compreso la necessità di sviluppare il programma nucleare, poiché senza di esso sarebbe semplicemente impossibile fornire a molte regioni del nostro paese la quantità di energia necessaria.

Quante centrali nucleari abbiamo oggi nel nostro paese? Solo dieci. Sì, queste sono tutte centrali nucleari russe. Ma anche questo numero genera più del 16% dell'energia consumatai nostri cittadini. La capacità di tutte le 33 unità di potenza che operano nell'ambito di queste centrali nucleari è di 25,2 GW. Quasi il 37% del fabbisogno elettrico delle nostre regioni settentrionali è coperto da centrali nucleari.

Una delle più famose è la centrale nucleare di Leningrado, costruita nel 1973. Attualmente è in corso la costruzione intensiva del secondo stadio, che consentirà di aumentare la capacità di produzione (4mila MW) almeno due volte.

Centrali centrali ucraine

L'Unione Sovietica ha fatto molto, anche per lo sviluppo dell'energia nelle repubbliche sindacali. Pertanto, la Lituania un tempo ha ricevuto non solo un'eccellente infrastruttura e molte imprese industriali, ma anche la centrale nucleare di Ignalina, che fino al 2005 era un vero "pollo butterato", fornendo a quasi tutta la regione b altica a buon mercato (e proprio!) Energia.

Ma il regalo principale è stato fatto all'Ucraina, che ha ricevuto quattro centrali elettriche contemporaneamente. Zaporozhye NPP è generalmente la più potente in Europa, fornendo 6 GW di energia in una volta. In generale, le centrali nucleari dell'Ucraina le danno l'opportunità di fornirsi autonomamente di elettricità, di cui la Lituania non può più vantarsi.

Ora funzionano tutte le stesse quattro stazioni: Zaporozhye, Rivne, South-Ukrainian e Khmelnitsky. Contrariamente alla credenza popolare, il terzo blocco della centrale nucleare di Chernobyl ha continuato a funzionare fino al 2000, fornendo regolarmente elettricità alla regione. Al momento, il 46% di tutta l'elettricità ucraina è prodotta da centrali nucleari ucraine.

Strane ambizioni politiche delle autorità del paese hanno portato al fatto che nel 2011 è statoè stata presa la decisione di sostituire gli elementi combustibili russi con quelli americani. L'esperimento fallì completamente e quasi 200 milioni di dollari di danni furono causati all'industria ucraina.

Prospettive

Oggi, i benefici dell'atomo pacifico sono nuovamente ricordati in tutto il mondo. Un'intera città può essere rifornita di energia da una piccola e primitiva centrale nucleare, che consuma circa 2 tonnellate di combustibile all'anno. Quanto gas o carbone dovrà essere bruciato nello stesso periodo? Quindi le prospettive per la tecnologia sono enormi: i tipi tradizionali di energia hanno un prezzo in costante aumento e il loro numero è in diminuzione.