Как работает ядерный (атомный) реактор

Модификации ТОЗ-34

Имеется несколько модификаций ружья ТОЗ-34:

• ТОЗ-34Р, версия ружья с резиновым затыльником на прикладе, гильза выдвигается экстрактором
• ТОЗ-34Е, базовая версия ружья с автоматическим выбрасывателем (гильза выбрасывается эжекторным механизмом)
• ТОЗ-34ЕР, версия ружья, которая имеет и резиновый затыльник, и автоматический выбрасыватель (эжекторный механизм)
• ТОЗ-34-5,6/20 комбинированное ружье, имеет нарезной верхний ствол калибром 5,6 мм, нижний ствол гладкий 20 калибра. Ружье предназначалось для промысловой охоты, выпускалось ограниченными партиями.
• ТОЗ-34-5,6/28 комбинированное ружье, похожее на предыдущую версию, тоже имеет нарезной верхний ствол калибром 5,6 мм, нижний ствол гладкий 28 калибра. Ружье предназначалось для промысловой охоты, выпускалось ограниченными партиями.
• ТОЗ-34-55 «Зубр» комбинированное ружье, верхний ствол гладкий 12 калибра, нижний ствол нарезной, калибра 9х53 мм. Ружье штучного исполнения, комплектовалось оптическим прицелом.
• ТОЗ-34-1, одноствольное ружье с гладким стволом 12 калибра, выпущенное в 1995 году.

Основные части

Модификации

Ан-24РВ в аэропорту Талаги

Почтовая марка ГДР с изображением Ан-24

Двигатель Ан-24В. Каунасский Музей Авиации

1701 г.

Выработка электроэнергии

Выработка электроэнергии на российских АЭС в 1970—2014 годах, млрд кВт*ч

За 2007 год российскими АЭС было выработано 158,3 млрд кВт·ч, что составило 15,9 % от общей выработки в Единой энергосистеме России.
Объём отпущенной электроэнергии составил 147,7 млрд кВт·ч.

В 2008 году на АЭС было выработано 162,3 млрд кВт•ч электроэнергии.
Объём отпущенной электроэнергии составил 151,57 млрд кВт•ч.

В 2009 году на АЭС было выработано 163,3 млрд кВт•ч электроэнергии, что составило 16 % от общей выработки в Единой энергосистеме России.
Объём отпущенной электроэнергии составил 152,8 млрд кВт·ч.

В 2010 году АЭС России выработали 170,1 млрд кВт•ч электроэнергии, что составило 16,6 % от общей выработки в Единой энергосистеме России.
Объём отпущенной электроэнергии составил 159,4 млрд кВт·ч. После запуска второго энергоблока Волгодонской АЭС в 2010 году, председатель правительства России В. В. Путин озвучил планы доведения атомной генерации в общем энергобалансе России с 16 % до 20-30 %.

В 2011 году российские атомные станции выработали 172,7 млрд кВт•ч, что составило 16,6 % от общей выработки в Единой энергосистеме России.
Объём отпущенной электроэнергии составил 161,6 млрд кВт·ч.

В 2012 году российские атомные станции выработали 177,3 млрд кВт•ч, что составило 17,1 % от общей выработки в Единой энергосистеме России. Объём отпущенной электроэнергии составил 165,727 млрд кВт·ч.

В 2016 году выработка электроэнергии на АЭС составила 196,4 млрд кВт•ч., что составило 18,7% от общей выработки в Единой энергосистеме России.

В 2017 году АЭС России установили абсолютный рекорд выработки – 202,868 млрд кВт.ч.
Таким образом, российские АЭС установили абсолютный рекорд за всю историю существования российской атомной энергетики, приблизившись к абсолютному рекорду по выработке, достигнутому лишь во времена Советского Союза в 1989 году (212,58 млрд кВт.ч, с учетом АЭС Украины, Литвы и Армении)

Доля атомной генерации в общем энергобалансе России в последние пять лет стабильно растёт и по итогам 2017 года составила 19,25 %. Высокое значение атомная энергетика имеет в европейской части России и особенно на северо-западе, где выработка электричества на АЭС достигает 42 %.

В разработках проекта Энергетической стратегии России на период до 2030 г. предусмотрено увеличение производства электроэнергии на атомных электростанциях в 4 раза[источник не указан 364 дня].

Безопасность работы АЭС

Узнав принцип работы АЭС мы должны понимать как же устроена безопасность. Устройство АЭС сегодня требует повышенного внимания к правилам безопасности. Затраты на безопасность АЭС составляют примерно 40% от общей стоимости самой станции.

В схему АЭС закладываются 4 физических барьера, которые препятствуют выходу радиоактивных веществ. Что должны делать эти барьеры? В нужный момент суметь прекратить ядерную реакцию, обеспечивать постоянный отвод тепла от активной зоны и самого реактора, предотвращать выход радионуклеидов за пределы контайнмента (гермозоны).

Первый барьер – прочность урановых таблеток

Важно, чтобы они не разрушались под воздействием высоких температур в ядерном реакторе. Во многом то, как работает атомная станция, зависит от того, как «испекли» таблетки из урана на начальной стадии изготовления

Если таблетки с урановым топливом запечь неверно, то реакции атомов урана в реакторе будут непредсказуемыми.
Второй барьер – герметичность ТВЭЛов. Циркониевые трубки должны быть плотно запечатаны, если герметичность будет нарушена, то в лучшем случае реактор будет поврежден и работа остановлена, в худшем – все взлетит на воздух.
Третий барьер – прочный стальной корпус реактора, (та самая большая башня – гермозона) который «удерживает» в себе все радиоактивные процессы. Повредится корпус – радиация выйдет в атмосферу.
Четвертый барьер – стержни аварийной защиты. Над активной зоной на магниты подвешиваются стержни с замедлителями, которые могут за 2 секунды поглотить все нейтроны и остановить цепную реакцию.

Если, несмотря на устройство АЭС с множеством степеней защиты, охладить активную зону реактора в нужный момент не удастся, и температура топлива возрастет до 2600 градусов, то в дело вступает последняя надежда системы безопасности – так называемая ловушка расплава.

Дело в том, что при такой температуре дно корпуса реактора расплавится, и все остатки ядерного топлива и расплавленных конструкций стекут в специальный подвешенный над активной зоной реактора «стакан».

Ловушка расплава охлаждаема и огнеупорна. Она наполнена так называемым «жертвенным материалом», который постепенно останавливает цепную реакцию деления.

Таким образом, схема АЭС подразумевает несколько степеней защиты, которые практически полностью исключают любую возможность аварии.

Список атомных электростанций России имеет следующий вид:

1. Балаковская АЭС, которая считается крупнейшей станцией на территории современной России. Эта станция работает на четырех энергетических блоках типа ВВЭР-100, которые были введены в эксплуатацию еще в 90-ых годах. Станция имеет надежную защиту в виде герметичного железобетонного слоя.
2. Белоярская АЭС, которая названа в честь основателя атомной отрасли Курчатова. Уникальность данной станции заключается в применении энергоблоков различных типов. Два блока имеют реакторы АМБ, а один работает на реакторе типа БН-600. Доля вырабатываемой станцией энергии составляет 10% от количества, которую вырабатывают все атомные электростанции России, притом, что на настоящий момент эксплуатируется всего один блок, а два других законсервированы.
3. Билибинская АЭС, являющаяся единственным источником электричества для Чукотского автономного округа и его столицы — города Анадырь. Атомные станции России на карте сконцентрированы преимущественно в Европейской части, и только Билибинская АЭС находится на северо-востоке страны. Система функционирования станции построена таким образом, что при малейших неполадках в работе одного из блоков не прерывается работа всего объекта.
4. Калининская АЭС. Преимуществом данной станции является удачное географическое расположение, что дает возможность вырабатывать высоковольтную энергию. За выработку электричества на этой станции отвечает последовательность из трех реакторов типа ВЭР-1000.
5. Кольская АЭС. Первая на территории станы атомная электростанция, которая была построена за Полярным кругом. В настоящий момент наблюдается спад потребления ресурсов, поэтому все энергоблоки станции находятся в режиме диспетчеризации.
6. Курская АЭС. Данная крупная станция является важнейшим узлом всей энергетической системы страны, обеспечивая достаточное количество энергии для промышленных предприятий Курской области. Всего на станции эксплуатируется 4 энергоблока типа РБМК-1000, которые выдают мощность в 4 ГВт. Отличительной особенностью объекта является использование очищенной воды.
7. Ленинградская АЭС. Эта станция является первой в России, на которой были применены самые мощные из современных реакторов — РБМК-1000. Территориально станция располагается на берегу финского залива возле небольшого города Сосновый бор.
8. Нововоронежская АЭС является первой в стране станцией, на которой стали применяться новые реакторы типа ВВЭР. Производства энергии обеспечивается тремя очередями энергоблоков, что позволяет варьировать получаемую мощность в зависимости от потребностей.
9. Ядерные станции на карте РФ в южной части представлены Ростовской АЭС, которая располагается недалеко от города Волгодонск. Особенностью станции является ее способность удовлетворить требования поточного производства. Работает станция на реакторах типа ВВЭР-1000.
10. Смоленская АЭС является очень крупной станцией, для работы которой применяются реакторы РБМК-1000. По итогам 2010 года данный объект был признан самым лучшим в области безопасности.

Современное состояние атомной энергетики России позволяет говорить о наличии большого потенциала, который в обозримом будущем может реализоваться в создании и проектировании реакторов нового типа, позволяющих вырабатывать большие объемы энергии при меньших затратах.

Примечания

См. также

Преимущества атомной энергетики

Тем не менее сторонники развития ядерной энергетики называют и явные преимущества работы атомных электростанций. Так, в частности, Всемирная ядерная ассоциация недавно опубликовала свой отчет с весьма интересными данными. Согласно ему, количество человеческих жертв, сопровождающих производство одного гигаватта электроэнергии на АЭС, в 43 раза меньше, чем на традиционных тепловых электростанциях.

Есть и другие, не менее важные, преимущества. А именно:

• дешевизна производства электроэнергии;
• экологическая чистота атомной энергетики (за исключением лишь теплового загрязнения вод);
• отсутствие строгой географической привязки атомных электростанций к крупным источникам топлива.

Преимущества и недостатки использования АЭС

Потребление электроэнергии во всем мире постоянно возрастает. При этом рост потребления увеличивается более ускоренными темпами, чем выработка энергии, а практическое применение современных перспективных технических решений в данной области по многим причинам начнется через несколько лет. Решением данной проблемы становится совершенствование ядерной энергетики и возведение новых атомных электростанций. Можно выделить следующие преимущества эксплуатации атомных электростанций:

1. Высокая энергоемкость используемого топливного ресурса. При полноценном выгорании один килограмм урана выделяет количество энергии, сопоставимое с результатом сжигания около 50 тонн нефти, либо вдвое больше тонн каменного угля
2. Способность вторичного применения ресурса после переработки. Расщепленный уран, в отличие от отходов органического топлива, может быть повторно использован для выработки энергии. Дальнейшее развитие атомных электростанций предполагает полноценный переход на замкнутый цикл, что поможет обеспечить отсутствие образования каких-либо вредных отходов
3. Атомная станция не способствует образованию парникового эффекта. Каждый день атомные электростанции помогают избежать эмиссии около 600 миллионов тонн углекислого газа. Действующие на территории России АЭС каждый год задерживают поступление в окружающую среду более 200 миллионов тонн углекислого газа
4. Абсолютная независимость от местонахождения источников топлива. Большая удаленность атомной электростанции от месторождения урана никак не влияет на возможность ее функционирования. Энергетический эквивалент ядерного ресурса во много раз больше, в сравнении с органическим топливом, и расходы на его транспортировку минимальны
5. Невысокая стоимость использования. Для большого числа стран выработка электроэнергии при помощи АЭС не затратнее, чем на других типах электростанций

Несмотря на большое количество положительных сторон эксплуатации атомных электростанций, существует несколько проблем. Основной недостаток заключается в тяжких последствиях аварийных ситуаций, для предотвращения которых электростанции оснащаются довольно сложными системами безопасности с большими запасами и резервированием. Таким образом обеспечивается исключение повреждения центрального внутреннего механизма даже при масштабной аварии.

Большой проблемой для эксплуатации АЭС также является их уничтожение после выработки ресурсов. Стоимость их ликвидации может достигать 20% от всех затрат на их сооружение. Кроме того, по техническим соображениям для атомных электростанций является нежелательным функционирование в маневренных режимах.

Первые атомные электростанции в мире позволили сделать большой шаг в усовершенствовании ядерной энергетики. В современных условиях в России около 17% электроэнергии вырабатывается именно при помощи АЭС. По причине выгоды эксплуатации АЭС многие страны приступают к строительству новых реакторов и рассматривают их как перспективный источник электроэнергии.

[править] Перспективы развития атомной энергетики

Будущие перспективы атомной энергетики

Планы изменения программ ядерной энергетики в 30 странах с действующими АЭС:

• Строят новые блоки: Республика Корея, Япония, Бразилия, Франция, Индия, Финляндия, Китай, Украина, Пакистан, США, Аргентина, Словакия, Российская Федерация.
• Планируют и строят новые блоки: Китай, Пакистан, Индия, США, Российская Федерация, Республика Корея, Япония, Финляндия.
• Планируют строительство новых блоков: Южная Африка, Исламская Республика, Венгрия, Чешская Республика, Иран, Румыния, Канада, Соединенное Королевство.
• Отказываются от проектировки новых блоков: Швейцария, Испания, Бельгия.
• Лишь Германия закрывает все существующие энергоблоки.

Прогнозы производства электроэнергии АЭС.

Небольшие изменения в политике ядерной энергетики

Резкое уменьшение мощности атомной энергетики прогнозируется к 2040 году, а затем возвращение к настоящим показателям к 2050 году. Уменьшение мощностей предполагается в западной, южной и северной частях Европы, и в Северной Америке. Незначительное увеличение ожидается на западе Азии и в Африке. Исключением является западная и центральная Азия, в этом регионе прогнозируется существенный рост. Действующих реакторов около 447 возраст половины из них выше 30 лет. Приведенные прогнозы свидетельствуют о том, что к 2050 году значительного изменения установленной мощности не произойдет.

Сравнение высокого и низкого изменения экономики

Несмотря на незначительное изменение мощности атомной энергетики, мировой объём ядерной генерации электроэнергии, все же повышается, хоть и очень медленно. Даже при таких показателях производство электричества на атомных станциях Азии растет достаточно быстро. Согласно данным прогнозам уровень ядерной энергетики по производству электроэнергии повысится на 2,4 % к 2030 году, к 2040 году на 3,4 %, а к 2050 года на 3,7 %.

За 2015 год в мире было произведено 55 975 тонн урана, этого достаточно, чтобы обеспечить 99 % годовых потребностей всех реакторов мира. Остальные реакторы существовали на уране, который был добыт ранее. Такая ресурсная база способна оправдать спрос на ядерную энергетику ожидаемый в 2030 году. Но для более высокого спроса необходимы новые средства, позволяющие обеспечить новыми ресурсами АЭС для увеличения производства ядерного топлива.

Инновации: усовершенствованные реакторы и топливные циклы.

Самым ярким примером современного существующего усовершенствования АЭС является Блок № 4 Белоярской АЭС с реактором БН-800, то есть электрическая мощность реактора на быстрых нейтронах составляет 880 МВт. Он сдан в эксплуатацию 10 декабря 2015 года. Появление данного реактора является историческим событием для России, этот проект берет начало с первой половины 80-х годов ХХ века. Данные реакторы имеют большие преимущества для развития атомной энергетики, так как они обеспечивают замыкание ядерного топливного цикла, что свидетельствует о полном использовании уранового сырья, следовательно, экономии топливной базы ядерной энергетики. Плюс появится возможность уменьшения объёмов радиоактивных отходов.

До 2050 года быстрые реакторы скорее всего не будут играть главной роли, но станут важнее, позднее, когда для обеспечения энергетической устойчивости будет необходимо сокращение до минимума отходов производства и эффективное использование ресурсов урана.

Также явный прогресс в проектировании и создании пунктов захоронения высокоактивных отходов приведет к общественному и политическому признанию ядерной энергетики. Более положительное восприятие обществом данных технологий характерно для стран, с явными планами на уничтожение отходов и показан прогресс в создании работающих пунктов захоронения высокоактивных отходов. В ноябре 2015 года была одобрена первая лицензия на строительство подобного пункта захоронения отработанного топлива атомной станции «Онкало» в Финляндии, и начато строительство уже в декабре 2016 года. Летом 2016 года правительство Швейцарии разрешило строительство второго глубокого ядерного захоронения отходов на АЭС «Форсмарк». Также во Франции сейчас готовится следующая заявка на разрешение строительства ещё одного захоронения отходов со средней и высокой радиоактивностью на станции «Сижео».

Запуск первой АЭС в СССР

Разработка плана первой АЭС была начата после успешного испытания первой в СССР атомной бомбы, когда на ядерном реакторе вырабатывался плутоний, а также было организовано производство обогащенного урана. Масштабное обсуждение перспектив и основных проблем запуска ядерных электростанций для получения энергии пришлось на осень 1949 года.

Работы по возведению первой АЭС были запущены в середине 20 века. На протяжении 4-х лет с 1950 по 1954 год была построена первая атомная станция. Первая АЭС была официально введена в действие 27 июня 1954 года на территории Советского союза, в городе Обнинске. Функционирование этой АЭС обеспечивалось благодаря реактору АМ-1, предельная мощность которого составляла всего лишь 5 МВт.

Данная электростанция бесперебойно функционировала на протяжении практически 48 лет. В апреле 2002 года реактор станции был остановлен. Решение об остановке станции было принято ввиду экономических соображений и нецелесообразности ее дальнейшего применения. Обнинская АЭС стала не только первой запущенной, но и первой остановленной атомной электростанцией в России.

Виды топлива используемого на Атомных электростанциях

На атомных электростанциях возможно использование несколько веществ, благодаря которым можно выработать атомную электроэнергию, современное топливо АЭС – это уран, торий и плутоний.

Ториевое топливо сегодня не применяется в атомных электростанциях, для этого есть ряд причин.

Во-первых, его сложнее преобразовать в тепловыделяющие элементы, сокращенно ТВЭлы.

ТВЭлы — это металлические трубки, которые помещаются внутрь ядерного реактора. Внутри

ТВЭлов находятся радиоактивные вещества. Эти трубки являются хранилищами ядерного топлива.

Во-вторых, использование ториевого топлива предполагает его сложную и дорогую переработку уже после использования на АЭС.

Плутониевое топливо так же не применяют в атомной электроэнергетике, в виду того, что это вещество имеет очень сложный химический состав, система полноценного и безопасного применения еще не разработана.

Урановое топливо

Основное вещество, вырабатывающее энергию на ядерных станциях – это уран. На сегодняшний день уран добывается несколькими способами:

• открытым способом в карьерах
• закрытым в шахтах
• подземным выщелачиванием, при помощи бурения шахт.

Подземное выщелачивание, при помощи бурения шахт происходит путем размещения раствора серной кислоты в подземных скважинах, раствор насыщается ураном и выкачивается обратно.

Самые крупные запасы урана в мире находятся в Австралии, Казахстане, России и Канаде.

Самые богатые месторождения в Канаде, Заире, Франции и Чехии. В этих странах из тонны руды получают до 22 килограмм уранового сырья.

В России из одной тонны руды получают чуть больше полутора килограмм урана. Места добычи урана нерадиоактивны.

В чистом виде это вещество мало опасно для человека, гораздо большую опасность представляет радиоактивный бесцветный газ радон, который образуется при естественном распаде урана.

Подготовка урана

В виде руды уран в АЭС не используют, руда не вступает в реакцию. Для использования урана на АЭС сырье перерабатывается в порошок – закись окись урана, а уже после оно становится урановым топливом.

Урановый порошок превращается в металлические «таблетки», — он прессуется в небольшие аккуратные колбочки, которые обжигаются в течение суток при температурах больше 1500 градусов по Цельсию.

Именно эти урановые таблетки и поступают в ядерные реакторы, где начинают взаимодействовать друг с другом и, в конечном счете, дают людям электроэнергию.

В одном ядерном реакторе одновременно работают около 10 миллионов урановых таблеток.

Перед размещением урановых таблеток в реакторе они помещаются в металлические трубки из циркониевых сплавов — ТВЭлы, трубки соединяются между собой в пучки и образуют ТВС – тепловыделяющие сборки.

Именно ТВС называются топливом АЭС.

Ссылки

Подотрасли

Запорожская АЭС, Украина.

Ядерная электроэнергетика

Основная статья: Атомная электростанция

См. также: Список АЭС мира

А́томная электроста́нция (АЭС) — ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определённой проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимыми работниками (персоналом), предназначенная для производства электрической энергии (ОПБ-88/97).

Ядерная транспортная энергетика

Российский атомный ледокол «Ямал» в 1994 году

Основная статья: Атомоход

Атомоход (атомное судно) — общее название судов с ядерной энергетической установкой, обеспечивающей ход судна.
Различают атомоходы гражданские (атомные ледоколы, транспортные суда) и военные (авианосцы, подводные лодки, крейсеры, тяжёлые фрегаты).

[править] Ссылки

• http://class-fizika.ru/11_82.html
• http://litlife.club/br/?b=246190&p=5
• https://ria.ru/atomtec/20161102/1480502414.html
• http://rusnext.ru/news/1498458560