Was ist ein Kernkraftwerk? Kernbrennstoff Brennstoff für Kernkraftwerke

Kernkraftwerke - Kernkraftwerke- Das sind Wärmekraftwerke. Kernkraftwerke nutzen die Energie kontrollierter Kernreaktionen als Quelle. Die Blockkapazität der Kernkraftwerke erreicht 1,5 GW.

Kernkraftwerke – Kernkraftwerke – Brennstoffarten

Es wird als üblicher Brennstoff für Kernkraftwerke verwendet. U– Uran. Die Spaltungsreaktion findet im Hauptblock eines Kernkraftwerks statt – einem Kernreaktor. Bei einer Kettenreaktion der Kernspaltung wird eine erhebliche Menge thermischer Energie freigesetzt, die zur Stromerzeugung genutzt wird.

Kernkraftwerke – Kernkraftwerke – Funktionsprinzip

Bei der Spaltung von Urankernen entstehen schnelle Neutronen. Die Spaltungsgeschwindigkeit ist eine Kettenreaktion; in Kernkraftwerken wird sie durch Moderatoren reguliert: schweres Wasser oder Graphit. Neutronen enthalten eine große Menge thermischer Energie. Über das Kühlmittel gelangt Energie in den Dampferzeuger. Hochdruckdampf wird zu Turbogeneratoren geleitet. Der resultierende Strom wird an Transformatoren und dann an Verteilungsgeräte weitergeleitet. Ein Teil des Stroms wird zur Deckung des Eigenbedarfs des Kernkraftwerks (KKW) verwendet. Die Kühlmittelzirkulation in Kernkraftwerken wird durch Haupt- und Kondensatpumpen sichergestellt. Überschüssige Wärme aus Kernkraftwerken wird an Kühltürme weitergeleitet.

Russische Kernkraftwerke - Kernkraftwerke - Arten von Kernreaktoren:

• RBMK - Hochleistungsreaktor, Kanal,
• WWER – Druckwasserreaktor,
• BN – schneller Neutronenreaktor.

Kernkraftwerke – Kernkraftwerke – Ökologie

Kernkraftwerke – Kernkraftwerke emittieren keine Rauchgase in die Atmosphäre. Im Kernkraftwerk fallen keine Abfälle in Form von Asche und Schlacke an. Zu den Problemen in Kernkraftwerken zählen überschüssige Wärme und die Lagerung radioaktiver Abfälle. Um Mensch und Atmosphäre vor radioaktiven Emissionen in Kernkraftwerken zu schützen, werden besondere Maßnahmen ergriffen:

• Verbesserung der Zuverlässigkeit der Kernkraftwerksausrüstung,
• Duplizierung anfälliger Systeme,
• hohe Anforderungen an die Personalqualifikation,
• Schutz und Schutz vor äußeren Einflüssen.

Kernkraftwerke sind von einer sanitären Schutzzone umgeben.

Die Verwendung von Kernbrennstoff in Reaktoren zur Erzeugung thermischer Energie weist aufgrund der physikalischen Eigenschaften und der nuklearen Natur der ablaufenden Prozesse eine Reihe wichtiger Merkmale auf. Diese Merkmale bestimmen die Besonderheiten der Kernenergie, die Art ihrer Technologie, besondere Betriebsbedingungen, Wirtschaftsindikatoren und Auswirkungen auf die Umwelt. Sie bestimmen auch die wichtigsten wissenschaftlichen, technischen und technischen Probleme, die mit der umfassenden Entwicklung zuverlässiger, wirtschaftlicher und sicherer Nukleartechnologie gelöst werden müssen.

Die wichtigsten Merkmale von Kernbrennstoff, die sich bei seiner energetischen Nutzung manifestieren:

1. hoher Brennwert, d.h. Wärmefreisetzung pro Masseneinheit abgetrennter Nuklide;

2. die Unmöglichkeit einer vollständigen „Verbrennung“ (Spaltung) aller spaltbaren Nuklide während eines einmaligen Aufenthalts des Brennstoffs im Reaktor, weil Im Reaktorkern muss immer eine kritische Masse an Brennstoff vorhanden sein, und es kann nur der Teil davon „verbrannt“ werden, der die kritische Masse überschreitet.

3. die Fähigkeit zur teilweisen, unter bestimmten Bedingungen vollständigen und sogar erweiterten Reproduktion (Umwandlung) spaltbarer Nuklide, d. h. Gewinnung von sekundärem Kernbrennstoff aus reproduzierbaren Kernmaterialien (238 U und 232 Th);

4. Das „Verbrennen“ von Kernbrennstoff in einem Reaktor erfordert kein Oxidationsmittel und geht nicht mit einer kontinuierlichen Freisetzung von „Verbrennungs“-Produkten in die Umwelt einher;

5. Der Spaltungsprozess geht gleichzeitig mit der Anreicherung radioaktiver kurzlebiger und langlebiger Spaltprodukte sowie von Zerfallsprodukten einher, die über lange Zeit ein hohes Maß an Radioaktivität behalten. So weist der im Reaktor bestrahlte und darin verbrauchte Brennstoff eine extrem hohe Radioaktivität und damit eine Restwärmeentwicklung auf, was besondere Schwierigkeiten beim Umgang mit bestrahltem Kernbrennstoff mit sich bringt;

6. Die Kettenreaktion der Spaltung von Kernbrennstoffen geht mit der Freisetzung großer Neutronenströme einher. Unter dem Einfluss hochenergetischer Neutronen (E>0,1 MeV) in den bestrahlten Strukturmaterialien des Reaktors (Brennstoffhülle, Teile der Brennelemente, Reaktoreinrichtungen, Gehäuse) sowie im Kühlmittel und biologischen Schutzmaterialien, in In der Gasatmosphäre, die den Raum zwischen dem Reaktor und seinem biologischen Schutz ausfüllt, werden viele chemisch stabile (nicht radioaktive) Elemente in radioaktive umgewandelt. Es kommt zur sogenannten induzierten Aktivität.

Die hohe Wärmefreisetzungskapazität von Kernbrennstoffen ist auf die erhebliche intranukleare Energie zurückzuführen, die bei jedem Spaltungsereignis eines schweren Uran- oder Plutoniumatoms freigesetzt wird. Bei der Verbrennung von organischem Kraftstoff finden chemische Oxidationsprozesse statt, die mit einer relativ geringen Energiefreisetzung einhergehen.

Bei der Verbrennung (Oxidation) eines Kohlenstoffatoms entsprechend der Reaktion C+O 2 →CO 2 werden für jedes Wechselwirkungsereignis etwa 4 eV Energie freigesetzt, bei der Kernspaltung eines Uranatoms dagegen 235 U+n →X 1 +X 2 Bei jedem Spaltungsereignis werden etwa 200 eV MeV Energie freigesetzt. Eine solch hochkonzentrierte Energiefreisetzung pro Masseneinheit führt zu einer enormen thermischen Belastung. Der Temperaturunterschied entlang des Radius des Brennelements beträgt mehrere hundert Grad.

Darüber hinaus sind die Kernmaterialien enormen dynamischen Belastungen und Strahlungsbelastungen ausgesetzt, die durch den Kühlmittelfluss und die starke Strahlungseinwirkung hochdichter ionisierender Strahlungsströme auf die Brennstoff- und Strukturmaterialien verursacht werden. Insbesondere die Strahlungswirkung schneller Neutronen führt zu erheblichen Strahlungsschäden (Versprödung, Quellung, erhöhtes Kriechen) in den Strukturmaterialien des Reaktors. Daher werden besondere Anforderungen an die in Reaktoren verwendeten Materialien gestellt. Einer davon ist der höchste Reinheitsgrad von Verunreinigungen (sog. Kernreinheitsmaterialien). Aus diesem Grund ist der Wechselwirkungs- und Absorptionsquerschnitt (der für die Aufrechterhaltung der Spaltkettenreaktion wichtig ist) von Neutronen durch Materialien minimal.

Die Anforderungen an die Zusammensetzung und Eigenschaften der im Reaktorbau verwendeten Materialien erwiesen sich als so hoch, dass die Entwicklung einer Reihe neuer und fortschrittlicher Technologien zur Herstellung von Sondermaterialien und Halbzeugen sowie Sonderanfertigungen eingeleitet wurde Methoden und Mittel zur Kontrolle ihrer Qualität. Derzeit ist die Technologie für die industrielle Produktion von Materialien wie Beryllium, Kerngraphit, schweres Wasser, Zirkonium- und Nioblegierungen, Kalziummetall, Bor und hitzebeständige Edelstähle sowie mit dem 10-V-Isotop angereichertes Bor entwickelt und beherrscht. und Seltenerdelemente.

Ein hoher Kaloriengehalt führt zu einer starken Verringerung sowohl der Masse als auch des physikalischen Volumens des Kernbrennstoffs, der zur Erzeugung einer bestimmten Energiemenge erforderlich ist. Daher erfordern Lagerung und Transport von Rohstoffen (chemisches Konzentrat aus natürlichem Uran) und fertigem Brennstoff relativ geringe Kosten. Die Folge davon ist die Unabhängigkeit des Standorts von Kernkraftwerken vom Bereich der Gewinnung und Produktion von Kernbrennstoffen, was die Wahl des wirtschaftlich vorteilhaften geografischen Standorts der Produktivkräfte maßgeblich beeinflusst. In diesem Sinne können wir über die universelle Natur des Kernbrennstoffs sprechen. Seine kernphysikalischen Eigenschaften sind überall gleich und die Wirtschaftlichkeit der Nutzung hängt praktisch nicht von der Entfernung zum Verbraucher ab. Die Möglichkeit, den Standort von Kernkraftwerken nicht mit dem Ort der Gewinnung und Produktion von Kernbrennstoff zu verbinden, ermöglicht es ihnen, sie im ganzen Land wirtschaftlich optimal anzusiedeln und sie so nah wie möglich an die Verbraucher von elektrischer und thermischer Energie zu bringen. Im Vergleich zu Kraftwerken mit fossilen Brennstoffen treten bei Kernkraftwerken keine Schwierigkeiten auf, die mit saisonalen klimatischen Bedingungen bei der Brennstofflieferung und -versorgung verbunden sind. Aus dem Untergrund gewonnene und verarbeitete Kernmaterialien können zu sehr geringen Kosten beliebig viele Jahre gelagert werden, ohne dass große und teure Lageranlagen erforderlich sind.

Die Notwendigkeit einer wiederholten Zirkulation von Kernbrennstoff im Brennstoffkreislauf und die Unmöglichkeit seiner vollständigen Verbrennung während eines einmaligen Aufenthalts im Reaktor ist auf die Notwendigkeit zurückzuführen, eine Spaltkettenreaktion aufrechtzuerhalten. Eine selbsterhaltende Kettenreaktion im Kern ist nur möglich, wenn darin eine kritische Masse an spaltbarem Material in einer bestimmten Konfiguration und unter bestimmten Bedingungen der Moderation und Absorption von Neutronen vorhanden ist. Um in einem Reaktor thermische Energie zu gewinnen, ist es daher bei Betrieb mit der Auslegungsleistung für eine bestimmte Zeit erforderlich, dass im Kern ein gewisser Überschuss an spaltbaren Nukliden über der kritischen Masse vorhanden ist. Durch diesen Überschuss entsteht im Reaktorkern eine Reaktivitätsreserve, die zum Erreichen des vorgegebenen bzw. berechneten Brennstoffabbrandes notwendig ist. Ausbrennen von Kernbrennstoff Im Reaktorkern findet der Prozess des Verbrauchs spaltbarer Primär- und Sekundärnuklide infolge der Spaltung während ihrer Wechselwirkung mit Neutronen statt. Der Abbrand wird normalerweise durch die Menge der freigesetzten Wärmeenergie oder die Menge (Masse) der abgetrennten Nuklide pro Masseneinheit des in den Reaktor geladenen Brennstoffs bestimmt. Um eine bestimmte Menge Uran in einem Reaktor zu verbrennen, ist es daher notwendig, diesen mit Brennstoff zu beladen, dessen Masse deutlich über der kritischen Masse liegt. In diesem Fall ist es nach Erreichen eines bestimmten Abbrandes, wenn die Reaktivitätsreserve erschöpft ist, erforderlich, den abgebrannten Brennstoff durch frischen Brennstoff zu ersetzen, um die Spaltkettenreaktion aufrechtzuerhalten. Die Anforderung, ständig eine große Masse an Kernbrennstoff im Reaktorkern zu halten, der für einen langen Betriebszeitraum ausgelegt ist, um eine bestimmte Energieausbeute sicherzustellen, verursacht erhebliche einmalige Kosten für die erste Brennstoffbeladung und die nachfolgenden, für die Nachladung vorbereiteten Chargen. Dies ist einer der wesentlichen und grundlegenden Unterschiede in den Bedingungen für die Nutzung von Kernbrennstoffen in Kraftwerken im Vergleich zu organischen Brennstoffen.

Allerdings werden die aus dem Kern entfernten abgebrannten Brennelemente eine erhebliche Menge an spaltbarem Material und fruchtbaren Nukliden enthalten, die von erheblichem Wert sind. Dieser Brennstoff kann nach chemischer Reinigung von Spaltprodukten zur Wiederverwendung in den Brennstoffkreislauf zurückgeführt werden. Die Menge an spaltbaren Nukliden in abgebrannten Brennelementen, die während ihres einmaligen Aufenthalts im Reaktor ungenutzt bleibt, hängt von der Art des Reaktors und der Art des Brennstoffs ab und kann bis zu 50 % der ursprünglich geladenen Menge betragen. Natürlich muss dieser wertvolle „Abfall“ genutzt werden. Zu diesem Zweck werden spezielle technische Mittel und Strukturen für die Lagerung, den Transport und die chemische Regeneration abgebrannter Brennelemente (SFA) geschaffen. Aus abgebrannten Brennelementen gewonnene spaltbare Materialien können zurückgeführt und wiederholt durch Reaktoren und Brennstoffunternehmen der Nuklearindustrie zirkuliert werden: radiochemische Anlagen, die für die Regeneration (Reinigung von Spaltprodukten und Verunreinigungen) des aus dem Reaktor entladenen Brennstoffs und dessen Rückkehr in den Brennstoffkreislauf sorgen die notwendige zusätzliche Anreicherung mit spaltbaren Nukliden; metallurgische Anlagen zur Herstellung neuer Brennelemente, in denen regenerierter Brennstoff zu frischem Brennstoff hinzugefügt wird, der nicht in Reaktoren bestrahlt wurde. Ein charakteristisches Merkmal der Brennstoffversorgung in der Kernenergie ist daher die technische Möglichkeit und Notwendigkeit, spaltbare und fruchtbare Isotope von Uran und Plutonium, die während eines einzigen Aufenthalts im Reaktor nicht verbraucht wurden, in den Kreislauf zurückzuführen (zu recyceln). Um eine unterbrechungsfreie Kraftstoffversorgung zu gewährleisten, werden die notwendigen Kapazitäten von Kraftstoffkreislaufunternehmen geschaffen. Sie können als Unternehmen betrachtet werden, die den „Eigenbedarf“ der Kernenergie als Industrie befriedigen. Das Konzept der Kernenergieentwicklung mithilfe von Kernbrennstoff-Brutreaktoren basiert auf der Möglichkeit des Recyclings von Uran und Plutonium. Darüber hinaus wird durch das Recycling von Uran und Plutonium der Bedarf an natürlicher Uran- und Urananreicherungskapazität für thermische Neutronenreaktoren, die derzeit die sich entwickelnde Kernenergieindustrie dominieren, erheblich reduziert. Während es keine Wiederaufbereitung abgebrannter Brennelemente gibt, gibt es kein Recycling von Uran und Plutonium. Das bedeutet, dass thermische Neutronenreaktoren nur mit frischem Brennstoff aus gefördertem und verarbeitetem Uran betrieben werden können, während der abgebrannte Brennstoff gelagert wird.

Die Vervielfältigung von Kernbrennstoff findet in fast jedem Reaktor zur Energieerzeugung statt, der neben spaltbarem Material auch fruchtbare Rohstoffe (238 U und 232 Th) enthält. Wenn wir den hypothetischen Fall der Verwendung von hochangereichertem (~ 90 %) Uranbrennstoff für einige Spezialreaktoren nicht berücksichtigen, wird es in allen im Energiesektor eingesetzten Kernreaktoren zu einer teilweisen und unter bestimmten Bedingungen vollständigen und sogar erweiterten Reproduktion kommen von Kernbrennstoffen - Plutoniumisotope, die den gleichen hohen Heizwert wie 235 U haben. Plutonium kann in chemischen Wiederaufbereitungsanlagen in reiner Form aus abgebrannten Brennelementen isoliert und zur Herstellung von gemischtem Uran-Plutonium-Brennstoff verwendet werden. Die Möglichkeit, Plutonium in jedem thermischen Neutronenreaktor zu produzieren, ermöglicht es uns, jedes Kernkraftwerk als Unternehmen mit doppeltem Zweck zu qualifizieren: nicht nur die Erzeugung von thermischer und elektrischer Energie, sondern auch die Produktion von neuem Kernbrennstoff – Plutonium. Die Rolle von Plutonium zeigt sich jedoch nicht nur in seiner Anreicherung in abgebrannten Brennelementen. Ein erheblicher Teil der resultierenden spaltbaren Plutoniumisotope wird im Reaktor gespalten, was die Brennstoffbilanz verbessert und zu einem erhöhten Abbrand des in den Kern geladenen Brennstoffs beiträgt. Am geeignetsten ist nach heutigen Vorstellungen der Einsatz von Plutonium in schnellen Neutronenreaktoren, wo es möglich ist, die kritische Masse und damit die Beladung im Vergleich zu 235 U um 20-30 % zu steigern und sehr viel zu erreichen hohe Koeffizienten, die die Reproduktionseinheit übersteigen. Die Verwendung von Plutonium in der Brennstoffladung thermischer Neutronenreaktoren führt zwar nicht zu einem signifikanten Zugewinn an kritischer Masse und zu so hohen Reproduktionsraten wie bei schnellen Neutronenreaktoren, hat jedoch einen großen Effekt und erhöht die Kernbrennstoffressourcen.

In der Kernenergie bestehen neben Uran auch Möglichkeiten zur Entwicklung von Thorium-Brennstoffkreisläufen. In diesem Fall wird das natürliche Isotop 232 Th zur Herstellung von 233 U verwendet, das in seinen nuklearen Eigenschaften 235 U ähnelt. Eine nennenswerte Nutzung des Uran-Thorium-Kreislaufs in der Kernenergie ist derzeit jedoch kaum zu erwarten. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass 232 Th wie 238 U nur ein fruchtbares, aber kein spaltbares Material ist und die Technologie zur Verarbeitung von Thorium eine Reihe spezifischer Merkmale aufweist und noch nicht im industriellen Maßstab beherrscht wird. Gleichzeitig besteht noch kein Mangel an natürlichem Uran. Darüber hinaus kommt es in Lagerhäusern zu einer ständigen Anhäufung von Uranabfällen, die als Brutmaterial in Brutreaktoren verwendet werden können.

Das Fehlen eines Oxidationsmittels zur Energieerzeugung ist einer der wichtigsten Umweltvorteile der Kernenergie im Vergleich zur Kohlenwasserstoffenergie. Gasemissionen aus Kernkraftwerken sind hauptsächlich auf den Bedarf der Lüftungssysteme des Kraftwerks zurückzuführen. Anders als bei Kernkraftwerken werden jedes Jahr Millionen Kubikmeter Verbrennungsgase in die Luft freigesetzt. Dazu gehören vor allem Kohlenstoff-, Stickstoff- und Schwefeloxide, die die Ozonschicht des Planeten zerstören und die Biosphäre angrenzender Gebiete stark belasten.

Leider hat die Kernenergie neben ihren Vorteilen auch Nachteile. Dazu zählt insbesondere die Bildung von Spalt- und Aktivierungsprodukten beim Betrieb eines Kernreaktors. Solche Stoffe stören den Betrieb des Reaktors selbst und sind radioaktiv. Allerdings ist die Menge der erzeugten radioaktiven Abfälle begrenzt (viel Größenordnungen geringer als bei Abfällen aus Wärmekraftwerken). Darüber hinaus gibt es bewährte Technologien zu deren Reinigung, Extraktion, Konditionierung, sicherer Lagerung und Entsorgung. Eine Reihe radioaktiver Isotope, die aus abgebrannten Brennelementen gewonnen werden, werden in der Industrie und anderen Technologien aktiv eingesetzt. Mit der Weiterentwicklung der Technologien zur Aufbereitung abgebrannter Brennelemente ergeben sich auch Perspektiven für die Gewinnung von Spaltprodukten daraus – seltene Erden, die von großem Wert sind.

Ein Kernkraftwerk, kurz KKW, ist ein Komplex technischer Anlagen zur Erzeugung elektrischer Energie durch Nutzung der bei einer kontrollierten Kernreaktion freigesetzten Energie.

In der zweiten Hälfte der 40er Jahre, noch bevor die Arbeiten zur Herstellung der ersten Atombombe abgeschlossen waren, die am 29. August 1949 getestet wurde, begannen sowjetische Wissenschaftler mit der Entwicklung der ersten Projekte zur friedlichen Nutzung der Atomenergie. Der Schwerpunkt der Projekte lag auf der Elektrizitätsversorgung.

Im Mai 1950 wurde in der Nähe des Dorfes Obninskoje in der Region Kaluga mit dem Bau des ersten Kernkraftwerks der Welt begonnen.

Am 20. Dezember 1951 wurde im Bundesstaat Idaho in den USA erstmals Strom mit einem Kernreaktor erzeugt.

Um die Funktionsfähigkeit zu testen, wurde der Generator an vier Glühlampen angeschlossen, ich hatte jedoch nicht damit gerechnet, dass die Lampen aufleuchten würden.

Von diesem Moment an begann die Menschheit, die Energie eines Kernreaktors zur Stromerzeugung zu nutzen.

Erste Kernkraftwerke

Der Bau des weltweit ersten Kernkraftwerks mit einer Leistung von 5 MW wurde 1954 abgeschlossen und am 27. Juni 1954 in Betrieb genommen und in Betrieb genommen.

1958 wurde die 1. Stufe des Sibirischen Kernkraftwerks mit einer Leistung von 100 MW in Betrieb genommen.

Auch mit dem Bau des Industriekernkraftwerks Belojarsk wurde 1958 begonnen. Am 26. April 1964 versorgte der Generator der 1. Stufe die Verbraucher mit Strom.

Im September 1964 wurde der 1. Block des Kernkraftwerks Novovoronezh mit einer Leistung von 210 MW in Betrieb genommen. Der zweite Block mit einer Leistung von 350 MW wurde im Dezember 1969 in Betrieb genommen.

1973 wurde das Kernkraftwerk Leningrad in Betrieb genommen.

In anderen Ländern wurde 1956 in Calder Hall (Großbritannien) das erste industrielle Kernkraftwerk mit einer Leistung von 46 MW in Betrieb genommen.

1957 ging in Shippingport (USA) ein 60-MW-Kernkraftwerk in Betrieb.

Die weltweit führenden Unternehmen in der Kernenergieproduktion sind:

1. USA (788,6 Milliarden kWh/Jahr),
2. Frankreich (426,8 Milliarden kWh/Jahr),
3. Japan (273,8 Milliarden kWh/Jahr),
4. Deutschland (158,4 Milliarden kWh/Jahr),
5. Russland (154,7 Milliarden kWh/Jahr).

KKW-Klassifizierung

Kernkraftwerke können auf verschiedene Arten klassifiziert werden:

Nach Reaktortyp

• Thermische Neutronenreaktoren, die mithilfe spezieller Moderatoren die Wahrscheinlichkeit der Neutronenabsorption durch die Kerne von Brennstoffatomen erhöhen
• Leichtwasserreaktoren
• Schwerwasserreaktoren
• Schnelle Reaktoren
• Unterkritische Reaktoren mit externen Neutronenquellen
• Fusionsreaktoren

Nach Art der freigesetzten Energie

1. Kernkraftwerke (KKW), die ausschließlich zur Stromerzeugung konzipiert sind
2. Kernkraftwerke zur Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), die sowohl Strom als auch Wärmeenergie erzeugen

In Kernkraftwerken in Russland gibt es Heizanlagen, die zur Erwärmung des Netzwassers erforderlich sind.

In Kernkraftwerken verwendete Brennstoffarten

In Kernkraftwerken ist es möglich, mehrere Stoffe zu verwenden, dank derer die Erzeugung von Kernstrom möglich ist. Die Brennstoffe moderner Kernkraftwerke sind Uran, Thorium und Plutonium.

Thoriumbrennstoff wird heute aus mehreren Gründen in Kernkraftwerken nicht mehr verwendet.

Erstens, ist die Umwandlung in Brennelemente, abgekürzt Brennelemente, schwieriger.

Brennstäbe sind Metallrohre, die in einem Kernreaktor platziert werden. Innen

Brennelemente enthalten radioaktive Stoffe. Bei diesen Rohren handelt es sich um Lagereinrichtungen für Kernbrennstoffe.

Zweitens Die Verwendung von Thoriumbrennstoff erfordert dessen aufwendige und teure Verarbeitung nach dem Einsatz in Kernkraftwerken.

Plutoniumbrennstoff wird auch in der Kernenergietechnik nicht verwendet, da dieser Stoff eine sehr komplexe chemische Zusammensetzung hat und ein System für eine vollständige und sichere Nutzung noch nicht entwickelt wurde.

Uranbrennstoff

Der Hauptstoff, der in Kernkraftwerken Energie erzeugt, ist Uran. Heutzutage wird Uran auf verschiedene Arten abgebaut:

• Tagebau
• in Minen eingesperrt
• unterirdische Auslaugung durch Minenbohrungen.

Bei der unterirdischen Auslaugung durch Minenbohrungen wird eine Schwefelsäurelösung in unterirdische Brunnen gegeben, die Lösung wird mit Uran gesättigt und wieder abgepumpt.

Die größten Uranreserven der Welt befinden sich in Australien, Kasachstan, Russland und Kanada.

Die reichsten Vorkommen befinden sich in Kanada, Zaire, Frankreich und der Tschechischen Republik. In diesen Ländern werden aus einer Tonne Erz bis zu 22 Kilogramm Uran-Rohstoff gewonnen.

In Russland werden aus einer Tonne Erz etwas mehr als eineinhalb Kilogramm Uran gewonnen. Uranabbaustätten sind nicht radioaktiv.

In seiner reinen Form ist dieser Stoff für den Menschen kaum gefährlich; eine viel größere Gefahr geht vom radioaktiven farblosen Gas Radon aus, das beim natürlichen Zerfall von Uran entsteht.

Uranpräparation

Uran wird in Kernkraftwerken nicht in Form von Erzen verwendet; das Erz reagiert nicht. Um Uran in Kernkraftwerken zu nutzen, wird der Rohstoff zu Pulver – Uranoxid – verarbeitet und anschließend zu Uranbrennstoff.

Uranpulver wird zu Metalltabletten verarbeitet – es wird in kleine, ordentliche Flaschen gepresst, die tagsüber bei Temperaturen über 1500 Grad Celsius gebrannt werden.

Es sind diese Uranpellets, die in Kernreaktoren gelangen, wo sie miteinander interagieren und letztendlich die Menschen mit Strom versorgen.

Ungefähr 10 Millionen Uranpellets arbeiten gleichzeitig in einem Kernreaktor.

Bevor Uranpellets in den Reaktor gegeben werden, werden sie in Metallrohre aus Zirkoniumlegierungen gegeben – die Rohre werden zu Bündeln miteinander verbunden und bilden Brennelemente – Brennelemente.

Es sind die Brennelemente, die als Kernkraftwerksbrennstoff bezeichnet werden.

Wie erfolgt die Wiederaufbereitung von Kernkraftwerksbrennstoffen?

Nach einem Jahr der Nutzung von Uran in Kernreaktoren muss es ersetzt werden.

Brennelemente werden mehrere Jahre lang gekühlt und zum Zerkleinern und Auflösen geschickt.

Bei der chemischen Gewinnung werden Uran und Plutonium freigesetzt, die wiederverwendet und zur Herstellung von frischem Kernbrennstoff verwendet werden.

Die Zerfallsprodukte von Uran und Plutonium werden zur Herstellung von Quellen ionisierender Strahlung verwendet; sie werden in der Medizin und Industrie eingesetzt.

Alles, was nach diesen Manipulationen übrig bleibt, wird zum Erhitzen in den Ofen geschickt. Aus dieser Masse wird Glas hergestellt, das in speziellen Lagerräumen gelagert wird.

Aus den Reststoffen wird kein Glas für den Massengebrauch hergestellt; Glas dient der Lagerung radioaktiver Stoffe.

Es ist schwierig, die Reste radioaktiver Elemente, die die Umwelt schädigen können, aus Glas zu entfernen. Vor kurzem wurde eine neue Möglichkeit zur Entsorgung radioaktiver Abfälle entwickelt.

Schnelle Kernreaktoren oder schnelle Neutronenreaktoren, die mit wiederaufbereiteten Kernbrennstoffrückständen betrieben werden.

Laut Wissenschaftlern können die Reste von Kernbrennstoff, die derzeit in Lagereinrichtungen gelagert werden, 200 Jahre lang als Brennstoff für schnelle Neutronenreaktoren dienen.

Darüber hinaus können neue schnelle Reaktoren mit Uranbrennstoff betrieben werden, der aus Uran 238 hergestellt wird. Dieser Stoff wird in herkömmlichen Kernkraftwerken nicht verwendet Heutige Kernkraftwerke können 235- und 233-Uran leichter verarbeiten, da davon in der Natur nur noch wenig vorhanden ist.

Somit bieten neue Reaktoren die Möglichkeit, riesige Vorkommen an 238 Uran zu nutzen, die bisher nicht genutzt wurden.

Funktionsprinzip von Kernkraftwerken

Das Funktionsprinzip eines Kernkraftwerks basiert auf einem Zweikreis-Druckwasserreaktor (WWER).

Die im Reaktorkern freigesetzte Energie wird auf das Primärkühlmittel übertragen.

Am Ausgang der Turbinen gelangt der Dampf in den Kondensator, wo er durch eine große Menge Wasser aus dem Reservoir gekühlt wird.

Der Druckkompensator ist eine recht komplexe und schwerfällige Konstruktion, die dazu dient, Druckschwankungen im Kreislauf während des Reaktorbetriebs auszugleichen, die durch die Wärmeausdehnung des Kühlmittels entstehen. Der Druck im 1. Kreislauf kann bis zu 160 Atmosphären (WWER-1000) erreichen.

Als Kühlmittel können in verschiedenen Reaktoren neben Wasser auch geschmolzenes Natrium oder Gas eingesetzt werden.

Die Verwendung von Natrium ermöglicht eine Vereinfachung der Konstruktion des Reaktorkernmantels (im Gegensatz zum Wasserkreislauf übersteigt der Druck im Natriumkreislauf nicht den Atmosphärendruck) und den Verzicht auf den Druckkompensator, bringt jedoch eigene Schwierigkeiten mit sich mit der erhöhten chemischen Aktivität dieses Metalls verbunden.

Die Gesamtzahl der Kreisläufe kann je nach Reaktor variieren, das Diagramm in der Abbildung ist für Reaktoren vom Typ WWER (Wasser-Wasser-Energie-Reaktor) dargestellt.

Reaktoren vom Typ RBMK (High Power Channel Type Reactor) nutzen einen Wasserkreislauf, BN-Reaktoren (Fast Neutron Reactor) zwei Natrium- und einen Wasserkreislauf.

Wenn es nicht möglich ist, große Wassermengen zur Dampfkondensation zu verwenden, kann das Wasser anstelle eines Reservoirs in speziellen Kühltürmen gekühlt werden, die aufgrund ihrer Größe normalerweise den sichtbarsten Teil eines Kernkraftwerks darstellen.

Kernreaktorstruktur

Ein Kernreaktor nutzt einen Kernspaltungsprozess, bei dem ein schwerer Kern in zwei kleinere Fragmente zerfällt.

Diese Fragmente befinden sich in einem hoch angeregten Zustand und emittieren Neutronen, andere subatomare Teilchen und Photonen.

Neutronen können neue Spaltungen verursachen, was dazu führt, dass mehr von ihnen emittiert werden, und so weiter.

Eine solche kontinuierliche, sich selbst erhaltende Reihe von Spaltungen wird als Kettenreaktion bezeichnet.

Dabei wird eine große Menge Energie freigesetzt, deren Gewinnung der Zweck der Nutzung von Kernkraftwerken ist.

Das Funktionsprinzip eines Kernreaktors und eines Kernkraftwerks besteht darin, dass etwa 85 % der Spaltungsenergie innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne nach Beginn der Reaktion freigesetzt werden.

Der Rest entsteht durch den radioaktiven Zerfall von Spaltprodukten, nachdem diese Neutronen emittiert haben.

Radioaktiver Zerfall ist ein Prozess, bei dem ein Atom einen stabileren Zustand erreicht. Es wird fortgesetzt, nachdem die Teilung abgeschlossen ist.

Grundelemente eines Kernreaktors

• Kernbrennstoff: angereichertes Uran, Isotope von Uran und Plutonium. Am häufigsten wird Uran 235 verwendet;
• Kühlmittel zum Abführen der beim Reaktorbetrieb entstehenden Energie: Wasser, flüssiges Natrium usw.;
• Kontrollstäbe;
• Neutronenmoderator;
• Strahlenschutzhülle.

Funktionsprinzip eines Kernreaktors

Im Reaktorkern befinden sich Brennelemente (Brennelemente) – Kernbrennstoff.

Sie sind zu Kassetten zusammengebaut, die mehrere Dutzend Brennstäbe enthalten. Das Kühlmittel fließt durch die Kanäle durch jede Kassette.

Brennstäbe regulieren die Leistung des Reaktors. Eine Kernreaktion ist erst ab einer bestimmten (kritischen) Masse des Brennstabes möglich.

Die Masse jedes einzelnen Stabes liegt unter dem kritischen Wert. Die Reaktion beginnt, wenn sich alle Stäbchen in der aktiven Zone befinden. Durch das Einsetzen und Entfernen von Brennstäben kann die Reaktion kontrolliert werden.

Wenn also die kritische Masse überschritten wird, emittieren radioaktive Brennelemente Neutronen, die mit Atomen kollidieren.

Dadurch entsteht ein instabiles Isotop, das sofort zerfällt und dabei Energie in Form von Gammastrahlung und Wärme freisetzt.

Zusammenstoßende Teilchen übertragen einander kinetische Energie und die Zahl der Zerfälle nimmt exponentiell zu.

Dies ist eine Kettenreaktion – das Funktionsprinzip eines Kernreaktors. Ohne Kontrolle erfolgt es blitzschnell, was zu einer Explosion führt. Aber in einem Kernreaktor ist der Prozess unter Kontrolle.

Dadurch wird im Kern Wärmeenergie freigesetzt, die auf das diese Zone waschende Wasser (Primärkreislauf) übertragen wird.

Hier beträgt die Wassertemperatur 250-300 Grad. Anschließend überträgt das Wasser Wärme an den zweiten Kreislauf und dann an die Turbinenschaufeln, die Energie erzeugen.

Die Umwandlung von Kernenergie in elektrische Energie lässt sich schematisch darstellen:

• Innere Energie eines Urankerns
• Kinetische Energie von Fragmenten zerfallener Kerne und freigesetzter Neutronen
• Innere Energie von Wasser und Dampf
• Kinetische Energie von Wasser und Dampf
• Kinetische Energie von Turbinen- und Generatorrotoren
• Elektrische Energie

Der Reaktorkern besteht aus Hunderten von Kassetten, die durch eine Metallhülle verbunden sind. Diese Hülle übernimmt auch die Rolle eines Neutronenreflektors.

Zwischen den Kassetten sind Steuerstäbe zur Einstellung der Reaktionsgeschwindigkeit und Reaktornotschutzstäbe eingefügt.

Kernwärmeversorgungsstation

Die ersten Projekte solcher Stationen wurden bereits in den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts entwickelt, aber aufgrund der wirtschaftlichen Umwälzungen Ende der 80er Jahre und des starken öffentlichen Widerstands wurde keines davon vollständig umgesetzt.

Die Ausnahme bildet das Kernkraftwerk Bilibino mit geringer Kapazität; es versorgt das Dorf Bilibino in der Arktis (10.000 Einwohner) und lokale Bergbauunternehmen sowie Verteidigungsreaktoren (sie produzieren Plutonium) mit Wärme und Strom:

• Sibirisches Kernkraftwerk, das Sewersk und Tomsk mit Wärme versorgt.
• Der ADE-2-Reaktor im Bergbau- und Chemiekombinat Krasnojarsk, der seit 1964 die Stadt Schelesnogorsk mit thermischer und elektrischer Energie versorgt.

Zum Zeitpunkt der Krise wurde mit dem Bau mehrerer ASTs begonnen, die auf WWER-1000-ähnlichen Reaktoren basieren:

• Woronesch AST
• Gorki AST
• Ivanovo AST (nur geplant)

Der Bau dieser ASTs wurde in der zweiten Hälfte der 1980er oder frühen 1990er Jahre eingestellt.

Im Jahr 2006 plante der Rosenergoatom-Konzern den Bau eines schwimmenden Kernkraftwerks für Archangelsk, Pewek und andere Polarstädte auf Basis der KLT-40-Reaktoranlage, die auf nuklearen Eisbrechern eingesetzt wird.

Es gibt ein Projekt für den Bau eines unbeaufsichtigten Kernkraftwerks auf Basis des Elena-Reaktors und eines mobilen (per Bahn) Reaktorkraftwerks Angstrem.

Nachteile und Vorteile von Kernkraftwerken

Jedes Ingenieurprojekt hat seine positiven und negativen Seiten.

Positive Aspekte von Kernkraftwerken:

• Keine schädlichen Emissionen;
• Die Emissionen radioaktiver Stoffe sind um ein Vielfaches geringer als bei Kohlestrom. Kraftwerke mit ähnlicher Leistung (Kohlenasche-Wärmekraftwerke enthalten einen Anteil an Uran und Thorium, der für ihre rentable Gewinnung ausreicht);
• Geringes verbrauchtes Kraftstoffvolumen und die Möglichkeit seiner Wiederverwendung nach der Verarbeitung;
• Hohe Leistung: 1000–1600 MW pro Kraftwerkseinheit;
• Niedrige Energiekosten, insbesondere thermische Energie.

Negative Aspekte von Kernkraftwerken:

• Verstrahlter Brennstoff ist gefährlich und erfordert aufwändige und teure Wiederaufbereitungs- und Lagerungsmaßnahmen;
• Der Betrieb mit variabler Leistung ist für thermische Neutronenreaktoren nicht wünschenswert;
• Die Folgen eines möglichen Vorfalls sind äußerst schwerwiegend, obwohl seine Wahrscheinlichkeit recht gering ist;
• Große Kapitalinvestitionen, sowohl spezifisch, pro 1 MW installierter Leistung für Einheiten mit einer Leistung von weniger als 700–800 MW, als auch allgemein, die für den Bau der Station, ihrer Infrastruktur sowie im Falle einer möglichen Liquidation erforderlich sind.

Wissenschaftliche Entwicklungen auf dem Gebiet der Kernenergie

Natürlich gibt es Mängel und Bedenken, aber die Kernenergie scheint die vielversprechendste zu sein.

Alternative Methoden zur Energiegewinnung aufgrund der Energie von Gezeiten, Wind, Sonne, geothermischen Quellen usw. weisen derzeit kein hohes Maß an aufgenommener Energie und eine geringe Konzentration auf.

Die notwendigen Arten der Energieerzeugung bergen individuelle Risiken für die Umwelt und den Tourismus, beispielsweise die umweltbelastende Produktion von Photovoltaikzellen, die Gefährdung von Vögeln durch Windparks und Veränderungen der Wellendynamik.

Wissenschaftler entwickeln internationale Projekte für Kernreaktoren der neuen Generation, beispielsweise GT-MGR, die die Sicherheit verbessern und die Effizienz von Kernkraftwerken steigern werden.

Russland hat mit dem Bau des weltweit ersten schwimmenden Atomkraftwerks begonnen, das zur Lösung des Problems der Energieknappheit in abgelegenen Küstengebieten des Landes beiträgt.

Die USA und Japan entwickeln Mini-Atomkraftwerke mit einer Leistung von etwa 10-20 MW zur Wärme- und Stromversorgung einzelner Industrien, Wohnkomplexe und künftig auch einzelner Häuser.

Eine Verringerung der Anlagenkapazität bedeutet eine Vergrößerung des Produktionsumfangs. Kleinere Reaktoren werden mit sicheren Technologien gebaut, die die Möglichkeit einer nuklearen Leckage erheblich reduzieren.

Wasserstoffproduktion

Die US-Regierung hat die Atomic Hydrogen Initiative verabschiedet. Gemeinsam mit Südkorea wird daran gearbeitet, eine neue Generation von Kernreaktoren zu schaffen, die große Mengen Wasserstoff produzieren können.

INEEL (Idaho National Engineering Environmental Laboratory) prognostiziert, dass eine Einheit des Kernkraftwerks der nächsten Generation täglich Wasserstoff produzieren wird, der 750.000 Litern Benzin entspricht.

Gefördert wird die Erforschung der Machbarkeit der Wasserstoffproduktion in bestehenden Kernkraftwerken.

Fusionsenergie

Eine noch interessantere, wenn auch relativ ferne Perspektive ist die Nutzung der Kernfusionsenergie.

Berechnungen zufolge verbrauchen thermonukleare Reaktoren weniger Brennstoff pro Energieeinheit, und sowohl dieser Brennstoff selbst (Deuterium, Lithium, Helium-3) als auch die Produkte ihrer Synthese sind nicht radioaktiv und daher umweltverträglich.

Derzeit wird unter Beteiligung Russlands in Südfrankreich der internationale experimentelle thermonukleare Reaktor ITER gebaut.

Was ist Effizienz?

Der Effizienzfaktor (COP) ist ein Merkmal für die Effizienz eines Systems oder Geräts in Bezug auf die Umwandlung oder Übertragung von Energie.

Sie wird durch das Verhältnis der nutzbaren Energie zur Gesamtenergiemenge bestimmt, die das System erhält. Effizienz ist eine dimensionslose Größe und wird oft in Prozent gemessen.

Effizienz von Kernkraftwerken

Der höchste Wirkungsgrad (92-95 %) ist der Vorteil von Wasserkraftwerken. Sie erzeugen 14 % des weltweiten Stroms.

Dieser Stationstyp stellt jedoch die höchsten Anforderungen an die Baustelle und ist, wie die Praxis gezeigt hat, sehr sensibel auf die Einhaltung der Betriebsvorschriften.

Das Beispiel der Ereignisse im Wasserkraftwerk Sajano-Schuschenskaja zeigte, welche tragischen Folgen die Missachtung von Betriebsvorschriften zur Senkung der Betriebskosten haben kann.

Kernkraftwerke haben einen hohen Wirkungsgrad (80 %). Ihr Anteil an der weltweiten Stromproduktion beträgt 22 %.

Doch bei Kernkraftwerken muss dem Sicherheitsaspekt sowohl in der Planungsphase als auch während des Baus und während des Betriebs mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden.

Die geringste Abweichung von den strengen Sicherheitsvorschriften für Kernkraftwerke ist mit fatalen Folgen für die gesamte Menschheit verbunden.

Neben der unmittelbaren Gefahr im Falle eines Unfalls gehen mit dem Einsatz von Kernkraftwerken Sicherheitsprobleme einher, die mit der Entsorgung bzw. Endlagerung abgebrannter Kernbrennstoffe verbunden sind.

Der Wirkungsgrad thermischer Kraftwerke liegt nicht über 34 %, sie erzeugen bis zu 60 % des weltweiten Stroms.

Wärmekraftwerke erzeugen neben Strom auch Wärmeenergie, die in Form von heißem Dampf oder heißem Wasser über eine Entfernung von 20 bis 25 Kilometern an Verbraucher übertragen werden kann. Solche Stationen werden CHP (Heat Electric Central) genannt.

Der Bau von Wärmekraftwerken und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen ist nicht teuer, doch wenn keine besonderen Maßnahmen ergriffen werden, haben sie negative Auswirkungen auf die Umwelt.

Die negativen Auswirkungen auf die Umwelt hängen davon ab, welcher Brennstoff in thermischen Einheiten verwendet wird.

Die schädlichsten Produkte sind die Verbrennung von Kohle und Schwerölprodukten; Erdgas ist weniger aggressiv.

Wärmekraftwerke sind die Hauptstromquellen in Russland, den USA und den meisten europäischen Ländern.

Es gibt jedoch Ausnahmen, beispielsweise wird in Norwegen der Strom hauptsächlich durch Wasserkraftwerke erzeugt, und in Frankreich werden 70 % des Stroms durch Kernkraftwerke erzeugt.

Das erste Kraftwerk der Welt

Das allererste zentrale Kraftwerk, Pearl Street, wurde am 4. September 1882 in New York City in Betrieb genommen.

Der Bahnhof wurde mit Unterstützung der Edison Illuminating Company unter der Leitung von Thomas Edison gebaut.

Darauf waren mehrere Edison-Generatoren mit einer Gesamtleistung von über 500 kW installiert.

Die Station versorgte ein ganzes Gebiet von New York mit einer Fläche von etwa 2,5 Quadratkilometern mit Strom.

Die Station brannte 1890 bis auf die Grundmauern nieder; nur ein Dynamo blieb erhalten, der sich heute im Greenfield Village Museum, Michigan, befindet.

Am 30. September 1882 nahm das erste Wasserkraftwerk, die Vulcan Street in Wisconsin, den Betrieb auf. Der Autor des Projekts war G.D. Rogers, Leiter der Appleton Paper & Pulp Company.

An der Station wurde ein Generator mit einer Leistung von ca. 12,5 kW installiert. Es gab genug Strom, um Rogers‘ Haus und seine beiden Papierfabriken mit Strom zu versorgen.

Kraftwerk Gloucester Road. Brighton war eine der ersten Städte in Großbritannien, die über eine unterbrechungsfreie Stromversorgung verfügte.

Im Jahr 1882 gründete Robert Hammond die Hammond Electric Light Company und eröffnete am 27. Februar 1882 das Kraftwerk Gloucester Road.

Die Station bestand aus einem Bürstendynamo, der zum Antrieb von sechzehn Bogenlampen diente.

Im Jahr 1885 wurde das Kraftwerk Gloucester von der Brighton Electric Light Company gekauft. Später wurde auf diesem Gelände eine neue Station gebaut, bestehend aus drei Bürstendynamos mit 40 Lampen.

Kraftwerk Winterpalast

Im Jahr 1886 wurde in einem der Innenhöfe der Neuen Eremitage ein Kraftwerk errichtet.

Das Kraftwerk war nicht nur zum Zeitpunkt seiner Errichtung, sondern auch in den folgenden 15 Jahren das größte in ganz Europa.

Früher wurden Kerzen zur Beleuchtung des Winterpalastes verwendet; ab 1861 kamen nun auch Gaslampen zum Einsatz. Da elektrische Lampen einen größeren Vorteil hatten, begannen Entwicklungen mit der Einführung elektrischer Beleuchtung.

Bevor das Gebäude vollständig auf Elektrizität umgestellt wurde, dienten Lampen zur Beleuchtung der Schlosssäle während der Weihnachts- und Neujahrsfeiertage im Jahr 1885.

Am 9. November 1885 wurde das Projekt zum Bau einer „Elektrizitätsfabrik“ von Kaiser Alexander III. genehmigt. Das Projekt umfasste die Elektrifizierung des Winterpalastes, der Eremitage-Gebäude, des Innenhofs und der Umgebung über einen Zeitraum von drei Jahren bis 1888.

Es bestand die Notwendigkeit, die Möglichkeit von Vibrationen des Gebäudes durch den Betrieb von Dampfmaschinen auszuschließen; das Kraftwerk befand sich in einem separaten Pavillon aus Glas und Metall. Es wurde im zweiten Hof der Eremitage aufgestellt und wird seitdem „Electric“ genannt.

Wie der Bahnhof aussah

Das Bahnhofsgebäude nahm eine Fläche von 630 m² ein und bestand aus einem Maschinenraum mit 6 Kesseln, 4 Dampfmaschinen und 2 Lokomotiven sowie einem Raum mit 36 ​​elektrischen Dynamos. Die Gesamtleistung erreichte 445 PS.

Ein Teil der vorderen Räume wurde als erster beleuchtet:

• Vorzimmer
• Petrowski-Saal
• Große Feldmarschallhalle
• Wappensaal
• St.-Georgs-Halle

Es wurden drei Beleuchtungsmodi angeboten:

• volles (Feiertags-) Einschalten fünfmal im Jahr (4888 Glühlampen und 10 Yablochkov-Kerzen);
• funktionierend – 230 Glühlampen;
• Dienst (Nacht) - 304 Glühlampen.
  Die Station verbrauchte jährlich etwa 30.000 Pud (520 Tonnen) Kohle.

Große Wärmekraftwerke, Kernkraftwerke und Wasserkraftwerke in Russland

Die größten Kraftwerke in Russland nach Bundesbezirken:

Zentral:

• Kraftwerk des Staatsbezirks Kostroma, das mit Heizöl betrieben wird;
• Bahnhof Rjasan, dessen Hauptbrennstoff Kohle ist;
• Konakovskaya, das mit Gas und Heizöl betrieben werden kann;

Ural:

• Surgutskaya 1 und Surgutskaya 2. Stationen, die eines der größten Kraftwerke in der Russischen Föderation sind. Beide werden mit Erdgas betrieben;
• Reftinskaya, das mit Kohle betrieben wird und eines der größten Kraftwerke im Ural ist;
• Troizkaja, ebenfalls kohlebefeuert;
• Iriklinskaya, deren Hauptbrennstoffquelle Heizöl ist;

Privolzhsky:

• Kraftwerk des Staatsbezirks Zainskaya, das mit Heizöl betrieben wird;

Föderationskreis Sibirien:

• Kraftwerk des Staatsbezirks Nazarovo, das Heizöl verbraucht;

Süd:

• Stavropolskaya, das auch mit kombiniertem Brennstoff in Form von Gas und Heizöl betrieben werden kann;

Nordwesten:

• Kirishskaya mit Heizöl.

Liste der russischen Kraftwerke, die Energie mit Wasser erzeugen und sich auf dem Gebiet der Angara-Jenissei-Kaskade befinden:

Jenissei:

• Sajano-Schuschenskaja
• Wasserkraftwerk Krasnojarsk;

Angara:

• Irkutsk
• Bratskaya
• Ust-Ilimskaja.

Kernkraftwerke in Russland

KKW Balakowo

In der Nähe der Stadt Balakovo in der Region Saratow gelegen, am linken Ufer des Saratow-Stausees. Es besteht aus vier WWER-1000-Einheiten, die 1985, 1987, 1988 und 1993 in Betrieb genommen wurden.

Kernkraftwerk Belojarsk

Es befindet sich in der Stadt Zarechny in der Region Swerdlowsk und ist das zweite industrielle Kernkraftwerk des Landes (nach dem sibirischen).

Auf der Station wurden vier Kraftwerke gebaut: zwei mit thermischen Neutronenreaktoren und zwei mit schnellen Neutronenreaktoren.

Derzeit sind die Kraftwerksblöcke 3 und 4 mit BN-600- und BN-800-Reaktoren mit einer elektrischen Leistung von 600 MW bzw. 880 MW in Betrieb.

Im April 1980 wurde BN-600 in Betrieb genommen – das weltweit erste Kraftwerk im industriellen Maßstab mit einem schnellen Neutronenreaktor.

BN-800 wurde im November 2016 in den kommerziellen Betrieb genommen. Es ist auch das weltweit größte Kraftwerk mit einem schnellen Neutronenreaktor.

Bilibino-KKW

In der Nähe der Stadt Bilibino, Autonomer Kreis Tschukotka gelegen. Es besteht aus vier EGP-6-Einheiten mit einer Leistung von jeweils 12 MW, die 1974 (zwei Einheiten), 1975 und 1976 in Betrieb genommen wurden.

Erzeugt elektrische und thermische Energie.

Kernkraftwerk Kalinin

Es liegt im Norden der Region Twer, am Südufer des Udomlya-Sees und in der Nähe der gleichnamigen Stadt.

Es besteht aus vier Kraftwerksblöcken mit Reaktoren vom Typ WWER-1000 mit einer elektrischen Leistung von 1000 MW, die 1984, 1986, 2004 und 2011 in Betrieb genommen wurden.

Am 4. Juni 2006 wurde ein Vertrag über den Bau des vierten Kraftwerksblocks unterzeichnet, der 2011 in Betrieb genommen wurde.

Kola-KKW

Das Hotel liegt in der Nähe der Stadt Polyarnye Zori in der Region Murmansk am Ufer des Imandra-Sees.

Es besteht aus vier WWER-440-Einheiten, die 1973, 1974, 1981 und 1984 in Dienst gestellt wurden.
Die Leistung der Station beträgt 1760 MW.

Kernkraftwerk Kursk

Eines der vier größten Kernkraftwerke Russlands mit der gleichen Leistung von 4000 MW.

Das Hotel liegt in der Nähe der Stadt Kurtschatow in der Region Kursk am Ufer des Flusses Seim.

Es besteht aus vier RBMK-1000-Einheiten, die 1976, 1979, 1983 und 1985 in Betrieb genommen wurden.

Die Leistung der Station beträgt 4000 MW.

Kernkraftwerk Leningrad

Eines der vier größten Kernkraftwerke Russlands mit der gleichen Leistung von 4000 MW.

Das Hotel liegt in der Nähe der Stadt Sosnovy Bor in der Region Leningrad an der Küste des Finnischen Meerbusens.

Es besteht aus vier RBMK-1000-Einheiten, die 1973, 1975, 1979 und 1981 in Betrieb genommen wurden.

Die Leistung der Station beträgt 4 GW. Im Jahr 2007 betrug die Produktion 24,635 Milliarden kWh.

Kernkraftwerk Nowoworonesch

Das Hotel liegt in der Region Woronesch in der Nähe der Stadt Woronesch, am linken Ufer des Don. Besteht aus zwei WWER-Einheiten.

Es versorgt die Region Woronesch zu 85 % mit elektrischer Energie und zu 50 % mit Wärme für die Stadt Nowoworonesch.

Die Leistung der Station (ohne ) beträgt 1440 MW.

Kernkraftwerk Rostow

Das Hotel liegt in der Region Rostow in der Nähe der Stadt Wolgodonsk. Die elektrische Leistung des ersten Kraftwerksblocks beträgt 1000 MW; im Jahr 2010 wurde der zweite Kraftwerksblock ans Netz angeschlossen.

In den Jahren 2001-2010 hieß das Kraftwerk Wolgodonsk-KKW; mit der Inbetriebnahme des zweiten Kraftwerksblocks des Kernkraftwerks wurde das Kraftwerk offiziell in Rostow-KKW umbenannt.

Im Jahr 2008 produzierte das Kernkraftwerk 8,12 Milliarden kWh Strom. Der installierte Kapazitätsauslastungsfaktor (IUR) betrug 92,45 %. Seit seiner Einführung (2001) hat es über 60 Milliarden kWh Strom erzeugt.

Kernkraftwerk Smolensk

In der Nähe der Stadt Desnogorsk, Region Smolensk gelegen. Die Station besteht aus drei Kraftwerksblöcken mit Reaktoren vom Typ RBMK-1000, die 1982, 1985 und 1990 in Betrieb genommen wurden.

Zu jedem Kraftwerksblock gehören: ein Reaktor mit einer thermischen Leistung von 3200 MW und zwei Turbogeneratoren mit einer elektrischen Leistung von jeweils 500 MW.

US-Atomkraftwerke

Das Kernkraftwerk Shippingport mit einer Nennleistung von 60 MW wurde 1958 in Pennsylvania eröffnet. Nach 1965 kam es in den gesamten Vereinigten Staaten zu einem intensiven Bau von Kernkraftwerken.

Der Großteil der amerikanischen Kernkraftwerke wurde in den 15 Jahren nach 1965 gebaut, bevor es zum ersten schweren Unfall in einem Kernkraftwerk auf dem Planeten kam.

Wenn der Unfall im Kernkraftwerk Tschernobyl als erster Unfall in Erinnerung bleibt, dann ist das nicht so.

Ursache des Unfalls waren Unregelmäßigkeiten im Reaktorkühlsystem und zahlreiche Fehler des Bedienpersonals. Dadurch schmolz der Kernbrennstoff. Die Beseitigung der Unfallfolgen erforderte rund eine Milliarde Dollar; der Liquidationsprozess dauerte 14 Jahre.

Nach dem Unfall hat die Regierung der Vereinigten Staaten von Amerika die Sicherheitsbedingungen für den Betrieb aller Kernkraftwerke des Staates angepasst.

Dies führte dementsprechend zu einer Fortsetzung der Bauzeit und einem deutlichen Anstieg der Preise für „friedliche Atom“-Anlagen. Solche Veränderungen verlangsamten die Entwicklung der allgemeinen Industrie in den Vereinigten Staaten.

Am Ende des 20. Jahrhunderts verfügten die Vereinigten Staaten über 104 in Betrieb befindliche Reaktoren. Heute stehen die Vereinigten Staaten hinsichtlich der Anzahl der Kernreaktoren weltweit an erster Stelle.

Seit Beginn des 21. Jahrhunderts wurden in Amerika seit 2013 vier Reaktoren abgeschaltet, mit dem Bau von vier weiteren wurde begonnen.

Tatsächlich sind in den Vereinigten Staaten heute 100 Reaktoren in 62 Kernkraftwerken in Betrieb, die 20 % der gesamten Energie im Staat produzieren.

Der letzte in den USA gebaute Reaktor ging 1996 im Kraftwerk Watts Bar ans Netz.

Im Jahr 2001 verabschiedeten die US-Behörden neue energiepolitische Leitlinien. Es umfasst den Vektor der Entwicklung der Kernenergie durch die Entwicklung neuer Reaktortypen mit einem geeigneteren Wirkungsgrad und neuen Optionen für die Wiederaufbereitung abgebrannter Kernbrennstoffe.

Bis 2020 war der Bau mehrerer Dutzend neuer Kernreaktoren mit einer Gesamtleistung von 50.000 MW geplant. Darüber hinaus soll eine Leistungssteigerung der bestehenden Kernkraftwerke um rund 10.000 MW erreicht werden.

Die USA sind weltweit führend bei der Anzahl der Kernkraftwerke

Dank der Umsetzung dieses Programms wurde 2013 in Amerika mit dem Bau von vier neuen Reaktoren begonnen – zwei davon im Kernkraftwerk Vogtl und die anderen beiden im VC Summer.

Bei diesen vier Reaktoren handelt es sich um den neuesten Typ – AP-1000, hergestellt von Westinghouse.

Das Chemiekonzentratwerk Nowosibirsk ist einer der weltweit führenden Hersteller von Kernbrennstoff für Kernkraftwerke und Forschungsreaktoren in Russland und im Ausland. Der einzige russische Hersteller von Lithiummetall und seinen Salzen. Es ist Teil der TVEL Fuel Company der Rosatom State Corporation.

Achtung, Kommentare unter dem Foto!

Obwohl NCCP im Jahr 2011 70 % des weltweiten Verbrauchs des Lithium-7-Isotops produzierte und verkaufte, ist die Haupttätigkeit der Anlage die Produktion von Kernbrennstoff für Energie- und Forschungsreaktoren.
Der aktuelle Fotobericht ist dieser Art gewidmet.

Dach des Hauptgebäudes des Produktionskomplexes

Werkstatt zur Herstellung von Brennstäben und Brennelementen für Forschungsreaktoren

Bereich zur Herstellung von Urandioxidpulver mittels Hochtemperaturpyrohydrolyse

Beladen von Containern mit Uranhexafluorid

Bedienerraum
Von hier aus erfolgt die Steuerung des Prozesses zur Herstellung von Urandioxidpulver, aus dem dann Brennstoffpellets hergestellt werden.

Produktionsstandort für Uranpellets
Im Vordergrund sind Doppelkegel zu sehen, in denen Urandioxidpulver gelagert wird.
Sie vermischen Pulver und Weichmacher, wodurch sich die Tablette besser verpressen lässt.

Kernbrennstoffpellets aus Keramik
Anschließend werden sie zum Glühen in den Ofen geschickt.

Fackel (Wasserstoffnachverbrennung) an einem Tablettensinterofen
Die Tabletten werden in Öfen bei einer Temperatur von mindestens 1750 Grad in einer wasserstoffreduzierenden Umgebung mehr als 20 Stunden lang getempert.

Produktion und technische Kontrolle von nuklearen Keramikbrennstoffpellets
Eine Tablette mit einem Gewicht von 4,5 g entspricht in der Energiefreisetzung 400 kg Kohle, also 360 Kubikmetern. m Gas oder 350 kg Öl.

Alle Arbeiten werden in Kisten mit Spezialhandschuhen durchgeführt.

Entladen von Behältern mit Tabletten

Werkstatt zur Herstellung von Brennstäben und Brennelementen für Kernkraftwerke

Automatisierte Produktionslinie für Brennstäbe

Hier werden die Zirkonrohre mit Urandioxid-Tabletten gefüllt.
Das Ergebnis sind fertige Brennstäbe von etwa 4 m Länge – Brennelemente.
Brennstäbe werden bereits zur Herstellung von Brennelementen, also Kernbrennstoffen, verwendet.

Transport fertiger Brennstäbe in Transportbehältern
Schuhüberzüge haben sogar Rollen.

FA-Montagebereich
Anlage zum Auftragen einer Lackschicht auf Brennstäbe

Sicherung der Brennstäbe im Lademechanismus

Rahmenherstellung – Schweißen von Kanälen und Abstandsgittern
In diesen Rahmen werden dann 312 Brennstäbe eingebaut.

Technische Kontrolle des Rahmens

Kanäle und Abstandsgitter

Automatisierte Brennstabbündelausrüstungsstände

Balkenmontage

Technische Kontrolle von Brennelementen

Brennstäbe mit Barcode-Markierung, mit der sich im wahrsten Sinne des Wortes der gesamte Produktionsweg des Produkts nachverfolgen lässt.

Steht für die Inspektion und Verpackung fertiger Brennelemente

Inspektion fertiger Brennelemente
Überprüfen Sie, ob der Abstand zwischen den Brennstäben gleich ist.

Fertiges Brennelement

Doppelrohrbehälter für den Transport von Brennelementen
Der im NCCP produzierte Brennstoff für Kernkraftwerke wird in russischen Kernkraftwerken verwendet und auch in die Ukraine, Bulgarien, China, Indien und den Iran geliefert.