Mis on tuumaelektrijaam? Tuumakütus Tuumaelektrijaamade kütus

Tuumaelektrijaamad – tuumajaamad- Need on soojuselektrijaamad. Tuumaelektrijaamad kasutavad allikana kontrollitud tuumareaktsioonide energiat. Tuumaelektrijaamade ühikvõimsus ulatub 1,5 GW-ni.

Tuumaelektrijaamad – tuumaelektrijaamad – kütuseliigid

Seda kasutatakse tavalise kütusena tuumaelektrijaamades. U- uraan. Lõhustumisreaktsioon toimub tuumaelektrijaama põhiseadmes – tuumareaktoris. Tuuma lõhustumise ahelreaktsiooni käigus eraldub märkimisväärne kogus soojusenergiat, mida kasutatakse elektri tootmiseks.

Tuumaelektrijaamad - tuumajaamad - tööpõhimõte

Uraani tuumade lõhustumisel tekivad kiired neutronid. Lõhustumiskiirus on ahelreaktsioon, tuumaelektrijaamades reguleerivad seda moderaatorid: raske vesi või grafiit. Neutronid sisaldavad suures koguses soojusenergiat. Energia siseneb aurugeneraatorisse läbi jahutusvedeliku. Kõrgsurveaur suunatakse turbogeneraatoritesse. Saadud elekter läheb trafodesse ja seejärel jaotusseadmetesse. Osa elektrist kasutatakse tuumaelektrijaama (TEJ) enda vajaduste rahuldamiseks. Jahutusvedeliku ringlus tuumaelektrijaamades tagatakse pumpadega: pea- ja kondensaat. Tuumaelektrijaamade liigsoojus suunatakse jahutustornidesse.

Venemaa tuumaelektrijaamad - tuumaelektrijaamad - tuumareaktorite tüübid:

• RBMK - suure võimsusega reaktor, kanal,
• VVER – survevee jõureaktor,
• BN – kiirneutronreaktor.

Tuumaelektrijaamad – tuumajaamad – ökoloogia

Tuumaelektrijaamad - tuumajaamad ei eralda atmosfääri suitsugaase. Tuumajaamas tuha ja räbu kujul jäätmeid ei ole. Tuumaelektrijaamade probleemideks on liigne soojus ja radioaktiivsete jäätmete ladustamine. Inimeste ja atmosfääri kaitsmiseks tuumaelektrijaamade radioaktiivsete heitmete eest võetakse erimeetmeid:

• tuumaelektrijaama seadmete töökindluse parandamine,
• haavatavate süsteemide dubleerimine,
• kõrged nõuded personali kvalifikatsioonile,
• kaitse ja kaitse välismõjude eest.

Tuumaelektrijaamad on ümbritsetud sanitaarkaitsevööndiga.

Tuumkütuse kasutamisel reaktorites soojusenergia tootmiseks on mitmeid olulisi tunnuseid, mis tulenevad toimuvate protsesside füüsikalistest omadustest ja tuumaloomusest. Need omadused määravad tuumaenergeetika eripära, selle tehnoloogia olemuse, töö eritingimused, majandusnäitajad ja mõju keskkonnale. Samuti määravad need kindlaks peamised teaduslikud, tehnilised ja insenertehnilised probleemid, mis tuleb usaldusväärse, ökonoomse ja ohutu tuumatehnoloogia laialdase arendamise abil lahendada.

Tuumakütuse olulisemad omadused, mis ilmnevad selle energiakasutuse ajal:

1. kõrge kütteväärtus, s.o. soojuseraldus eraldatud nukliidide massiühiku kohta;

2. kõigi lõhustuvate nukliidide täieliku “põlemise” (lõhustumise) võimatus kütuse ühekordsel viibimisel reaktoris, kuna reaktori südamikus on alati vajalik kütuse kriitiline mass ja "põletada" saab ainult seda osa sellest, mis ületab kriitilist massi;

3. võime lõhustuvate nukliidide osaliseks, teatud tingimustel täielikuks ja isegi laiendatud taastootmiseks (muundamiseks), s.o. sekundaarse tuumkütuse saamine reprodutseeritavatest tuumamaterjalidest (238 U ja 232 Th);

4. tuumkütuse “põletamine” reaktoris ei vaja oksüdeerijat ja sellega ei kaasne pidev “põlemissaaduste” eraldumine keskkonda;

5. Lõhustumisprotsessiga kaasneb samaaegselt radioaktiivsete lühi- ja pikaealiste lõhustumisproduktide kuhjumine, aga ka lagunemissaadused, mis säilitavad kõrge radioaktiivsuse taseme pikka aega. Seega on reaktoris kiiritatud ja selles kulutatud kütusel ülikõrge radioaktiivsus ja sellest tulenevalt jääksoojuse teke, mis tekitab erilisi raskusi kiiritatud tuumkütuse käitlemisel;

6. Tuumakütuse lõhustumise ahelreaktsiooniga kaasneb tohutute neutronivoogude vabanemine. Kõrge energiaga neutronite (E>0,1 MeV) mõjul reaktori kiiritatud konstruktsioonimaterjalides (kütuse kate, kütusesõlme osad, reaktorisisesed seadmed, korpus), samuti jahutusvedelikus ja bioloogilistes kaitsematerjalides, reaktori ja selle bioloogilise kaitse vahelist ruumi täitev gaasiatmosfäär, paljud keemiliselt stabiilsed (mitteradioaktiivsed) elemendid muudetakse radioaktiivseteks. Tekib nn indutseeritud aktiivsus.

Tuumakütuse kõrge soojuseraldusvõime tuleneb olulisest tuumasisesest energiast, mis vabaneb iga raske uraani või plutooniumi aatomi lõhustumise käigus. Orgaanilise kütuse põletamisel toimuvad keemilised oksüdatsiooniprotsessid, millega kaasneb suhteliselt väike energiaeraldus.

Süsinikuaatomi põlemisel (oksüdeerumisel) vastavalt reaktsioonile C+O 2 →CO 2 vabaneb iga interaktsioonisündmuse jaoks umbes 4 eV energiat, uraani aatomi tuuma lõhustumisel aga 235 U+n. →X 1 +X 2 umbes 200 eV vabaneb MeV energiat iga lõhustumise korral. Selline väga kontsentreeritud energia vabanemine massiühiku kohta toob kaasa tohutu termilise stressi. Temperatuuri erinevus kütuseelemendi raadiuses ulatub mitmesaja kraadini.

Lisaks kogevad südamiku materjalid tohutut dünaamilist ja kiirguskoormust, mis on põhjustatud jahutusvedeliku voolust ning suure tihedusega ioniseeriva kiirguse voogude võimsast kiirgusmõjust kütusele ja konstruktsioonimaterjalidele. Eelkõige põhjustab kiirete neutronite kiirgusefekt reaktori konstruktsioonimaterjalides olulisi kiirguskahjustusi (haprus, turse, suurenenud roomamine). Seetõttu on reaktorites kasutatavatele materjalidele kehtestatud erinõuded. Üks neist on kõrgeim puhtusaste lisanditest (nn tuumapuhtusega materjalid). Tänu sellele on neutronite interaktsioon ja neeldumisristlõige (mis on oluline lõhustumise ahelreaktsiooni säilitamiseks) materjalide kaupa minimaalne.

Reaktori ehitamisel kasutatavate materjalide koostisele ja omadustele esitatavate nõuete tase osutus nii kõrgeks, et see algatas mitmete uute ja täiustatud tehnoloogiate väljatöötamise erimaterjalide ja pooltoodete tootmiseks, samuti erimaterjalide ja pooltoodete tootmiseks. nende kvaliteedi kontrollimise meetodid ja vahendid. Praegu on välja töötatud ja omandatud tehnoloogia selliste materjalide tööstuslikuks tootmiseks nagu berüllium, tuumagrafiit, raske vesi, tsirkooniumi ja nioobiumi sulamid, kaltsiummetall, boor ja kuumakindlad roostevabad terased, 10 B isotoobiga rikastatud boor, ja haruldaste muldmetallide elemendid.

Kõrge kalorsusega sisaldus põhjustab teatud energiahulga tootmiseks vajaliku tuumkütuse massi ja füüsikalise mahu järsu vähenemise. Seega nõuab lähteaine (loodusliku uraani keemiline kontsentraat) ja valmiskütuse ladustamine ja transport suhteliselt madalaid kulusid. Selle tagajärjeks on tuumaelektrijaamade asukoha sõltumatus tuumakütuse kaevandamise ja tootmise piirkonnast, mis mõjutab oluliselt tootmisjõudude majanduslikult soodsa geograafilise asukoha valikut. Selles mõttes saame rääkida tuumakütuse universaalsest olemusest. Selle tuumafüüsikalised omadused on kõikjal ühesugused ja kasutamise ökonoomsus praktiliselt ei sõltu kaugusest tarbijani. Võimalus mitte siduda tuumaelektrijaamade asukohta tuumakütuse kaevandamise ja tootmise kohaga võimaldab paigutada need majanduslikult optimaalselt üle kogu riigi, tuues need võimalikult lähedale elektri- ja soojusenergia tarbijatele. Võrreldes fossiilkütuste elektrijaamadega ei ole tuumaelektrijaamadel kütuse tarnimisel ja tarnimisel hooajaliste kliimatingimustega seotud raskusi. Aluspinnast kaevandatud ja töödeldud tuumamaterjale saab väga madalate kuludega säilitada suvalise arvu aastaid, ilma et oleks vaja suuri ja kalleid hoidlaid.

Vajadus tuumakütuse korduva ringluse järele kütusetsüklis ja selle täieliku põlemise võimatus ühekordse reaktoris viibimise ajal on tingitud vajadusest säilitada lõhustumisahelreaktsioon. Isemajandav ahelreaktsioon südamikus on võimalik ainult siis, kui selles on antud konfiguratsioonis kriitiline mass lõhustuvat materjali ning teatud neutronite pidurdamise ja neeldumise tingimustes. Seetõttu on reaktoris soojusenergia saamiseks etteantud aja jooksul projekteeritud võimsusel töötades vajalik, et südamikus oleks teatud üle kriitilise massi lõhustuvaid nukliide. See ülejääk tekitab reaktori südamikus reaktsioonivõime reservi, mis on vajalik kindlaksmääratud või arvutatud kütuse põlemise saavutamiseks. Tuumakütuse läbipõlemine reaktori südamikus on primaarsete ja sekundaarsete lõhustuvate nukliidide tarbimise protsess nende lõhustumise tulemusena nende interaktsiooni ajal neutronitega. Läbipõlemine määratakse tavaliselt eralduva soojusenergia koguse või eraldunud nukliidide hulga (massi) järgi reaktorisse laaditud kütuse massiühiku kohta. Järelikult on teatud koguse uraani põletamiseks reaktoris vaja laadida see kütusega, mille mass on kriitilisest massist oluliselt suurem. Sel juhul tuleb pärast etteantud põlemise saavutamist, kui reaktsioonivõime reserv on ammendatud, kasutatud tuumkütus asendada värske kütusega, et säilitada lõhustumisahelreaktsioon. Nõue hoida reaktori südamikus pidevalt suures koguses tuumkütust, mis on ette nähtud etteantud energiaväljundi tagamiseks pikaks tööperioodiks, põhjustab olulisi ühekordseid kulutusi esimese kütusekoguse ja järgnevate ümberlaadimiseks ettevalmistatud partiide tasumiseks. See on üks olulisi ja põhimõttelisi erinevusi tuumakütuse kasutamise tingimustes elektrijaamades võrreldes orgaanilise kütusega.

Südamikust eemaldatud kasutatud tuumkütus sisaldab aga olulisel määral lõhustuvaid materjale ja viljakaid nukliide, millel on oluline väärtus. Selle kütuse saab pärast keemilist puhastamist lõhustumisproduktidest uuesti kasutada kütusetsüklisse. Lõhustuvate nukliidide hulk kasutatud tuumkütuses, mis jääb selle ühekordse reaktoris viibimise ajal kasutamata, oleneb reaktori tüübist ja kütuse tüübist ning võib moodustada kuni 50% algselt laetavast. Loomulikult tuleb selliseid väärtuslikke "jäätmeid" kasutada. Selleks luuakse spetsiaalsed tehnilised vahendid ja rajatised kasutatud tuumkütuse (SFA) ladustamiseks, transportimiseks ja keemiliseks regenereerimiseks. Kasutatud tuumkütusesõlmedest eraldatud lõhustuvaid materjale saab tagastada ja korduvalt ringlusse lasta läbi tuumatööstuse reaktorite ja kütuseettevõtete: radiokeemiatehased, mis tagavad reaktorist maha laaditud kütuse regenereerimise (lõhustumisproduktide ja lisandite puhastamise) ning selle tagastamise pärast seda kütusetsüklisse. vajalik täiendav rikastamine lõhustuvate nukliididega; metallurgiatehased uute kütuseelementide tootmiseks, milles regenereeritud kütust lisatakse värskele kütusele, mida reaktorites pole kiiritatud. Seega on tuumaenergia kütusevarustuse iseloomulikuks tunnuseks tehniline võimalus ja vajadus viia tsüklisse tagasi (recycle) uraani ja plutooniumi lõhustuvad ja viljakad isotoobid, mida ühe reaktoris viibimise ajal ei kasutatud. Katkematu kütusevarustuse tagamiseks luuakse kütusetsükli ettevõtetele vajalikud võimsused. Neid võib pidada ettevõteteks, mis rahuldavad tuumaenergia kui tööstusharu „omavajadusi“. Tuumakütuse aretusreaktorite abil tuumaenergia arendamise kontseptsioon põhineb uraani ja plutooniumi ringlussevõtu võimalusel. Lisaks vähenevad uraani ja plutooniumi ringlussevõtuga oluliselt nõuded loodusliku uraani ja uraani rikastamise võimsusele termiliste neutronreaktorite jaoks, mis praegu domineerivad arenevas tuumaenergiatööstuses. Kuigi kasutatud tuumkütust ümber ei töödelda, ei toimu ka uraani ja plutooniumi ringlussevõttu. See tähendab, et termilisi neutronreaktoreid saab toita ainult kaevandatud ja töödeldud uraanist valmistatud värske kütusega, samal ajal kui kasutatud kütust ladustatakse.

Tuumkütuse taastootmine toimub peaaegu igas energiatootmiseks mõeldud reaktoris, mis sisaldab koos lõhustuvate materjalidega toores fertiilset materjali (238 U ja 232 Th). Kui me ei arvesta hüpoteetilist juhtumit ülirikastatud (~ 90%) uraanikütuse kasutamisest mõne erireaktori jaoks, siis kõigis energeetikasektoris kasutatavates tuumareaktorites toimub osaline ja teatud tingimustel täielik ja isegi laiendatud taastootmine. tuumkütuse - plutooniumi isotoobid, millel on sama kõrge kütteväärtus kui 235 U. Plutooniumi saab keemilise ümbertöötlemise tehastes kasutatud tuumkütusest puhtal kujul eraldada ja kasutada uraani-plutooniumi segakütuse tootmiseks. Võimalus toota plutooniumi mis tahes termilises neutronreaktoris võimaldab meil kvalifitseerida mis tahes tuumaelektrijaama kaheotstarbeliseks ettevõtteks: mitte ainult soojus- ja elektrienergia tootmiseks, vaid ka uue tuumakütuse – plutooniumi – tootmiseks. Kuid plutooniumi roll ei avaldu ainult selle kogunemises kasutatud tuumkütusesse. Märkimisväärne osa tekkivatest lõhustuvatest plutooniumi isotoopidest lõhustub reaktoris, parandades kütuse tasakaalu ja aidates kaasa südamikusse laaditud kütuse põlemise suurenemisele. Tänapäeva ideede kohaselt on kõige sobivam plutooniumi kasutamine kiirete neutronreaktorites, kus see võimaldab saavutada kriitilise massi ja järelikult ka koormuse suurenemist võrreldes 235 U-ga 20-30% ja saada väga kõrged koefitsiendid, mis ületavad ühtsuse taastootmist. Plutooniumi kasutamine termiliste neutronreaktorite kütusekoormuses, kuigi see ei anna olulist kriitilise massi suurenemist ja nii kõrget taastootmiskiirust kui kiirete neutronreaktorite puhul, loob siiski suurepärase efekti, suurendades tuumakütuse ressursse.

Tuumaenergeetikas on lisaks uraanile võimalused arendada ka tooriumi kütusetsükleid. Sel juhul kasutatakse 233 U tootmiseks looduslikku isotoopi 232 Th, mis on oma tuumaomadustelt sarnane 235 U-ga. Praegu on aga raske eeldada uraani-tooriumi tsükli olulist kasutamist tuumaenergias. Seda seletatakse asjaoluga, et 232 Th, nagu ka 238 U, on ainult viljakas, kuid mitte lõhustuv materjal ning tooriumi töötlemise tehnoloogial on mitmeid spetsiifilisi omadusi ja seda pole veel tööstuslikus mastaabis omandatud. Samas looduslikust uraanist veel puudust ei ole. Lisaks koguneb ladudesse pidevalt uraanijäätmeid, mis on valmis kasutamiseks aretusreaktorites aretusmaterjalina.

See, et energia tootmiseks ei ole vaja oksüdeerijat, on tuumaenergia kasutamise üks peamisi keskkonnaeeliseid võrreldes süsivesinike energiaga. Tuumaelektrijaamade gaasiheitmed on peamiselt tingitud jaama ventilatsioonisüsteemide vajadustest. Erinevalt tuumaelektrijaamadest paisatakse igal aastal õhku miljoneid kuupmeetreid põlemisgaase. Nende hulka kuuluvad ennekõike süsiniku, lämmastiku ja väävli oksiidid, mis hävitavad planeedi osoonikihti ja tekitavad suure koormuse külgnevate territooriumide biosfäärile.

Kahjuks on tuumaenergial lisaks eelistele ka puudusi. Nende hulka kuuluvad eelkõige lõhustumis- ja aktivatsiooniproduktide moodustumine tuumareaktori töötamise ajal. Sellised ained häirivad reaktori enda tööd ja on radioaktiivsed. Tekkivate radioaktiivsete jäätmete maht on aga piiratud (palju suurusjärke vähem kui soojuselektrijaamade jäätmed). Lisaks on tõestatud tehnoloogiad nende puhastamiseks, ekstraheerimiseks, konditsioneerimiseks, ohutuks ladustamiseks ja kõrvaldamiseks. Paljusid kasutatud tuumkütusest eraldatud radioaktiivseid isotoope kasutatakse aktiivselt tööstus- ja muudes tehnoloogiates. Kasutatud tuumkütuse agregaatide töötlemise tehnoloogiate edasiarendamisel on väljavaateid ka sellest lõhustumisproduktide - haruldaste muldmetallide elementide - eraldamiseks, millel on suur väärtus.

Tuumaelektrijaam ehk lühidalt tuumaelektrijaam on tehniliste struktuuride kompleks, mis on loodud elektrienergia tootmiseks, kasutades kontrollitud tuumareaktsiooni käigus vabanevat energiat.

40. aastate teisel poolel, enne töö lõpetamist esimese aatomipommi loomisel, mida katsetati 29. augustil 1949, hakkasid Nõukogude teadlased välja töötama esimesi projekte aatomienergia rahumeelseks kasutamiseks. Projektide põhifookuses oli elekter.

1950. aasta mais hakati Kaluga oblastis Obninskoje küla lähedal ehitama maailma esimest tuumaelektrijaama.

Esimest korda hakati elektrit tootma tuumareaktori abil 20. detsembril 1951 USA-s Idaho osariigis.

Selle funktsionaalsuse testimiseks ühendati generaator nelja hõõglambiga, kuid ma ei oodanud, et lambid süttivad.

Sellest hetkest alates hakkas inimkond elektri tootmiseks kasutama tuumareaktori energiat.

Esimesed tuumaelektrijaamad

Maailma esimese 5 MW võimsusega tuumaelektrijaama ehitus lõpetati 1954. aastal ning 27. juunil 1954 käivitati ja hakkas tööle.

1958. aastal võeti kasutusele Siberi tuumaelektrijaama 1. etapp võimsusega 100 MW.

1958. aastal alustati ka Belojarski tööstusliku tuumaelektrijaama ehitamist. 26. aprillil 1964 andis 1. astme generaator tarbijatele voolu.

1964. aasta septembris käivitati Novovoroneži TEJ 1. plokk võimsusega 210 MW. Teine agregaat võimsusega 350 MW lasti käiku 1969. aasta detsembris.

1973. aastal käivitati Leningradi tuumaelektrijaam.

Teistes riikides käivitati esimene tööstuslik tuumaelektrijaam 1956. aastal Calder Hallis (Suurbritannia) võimsusega 46 MW.

1957. aastal alustas Shippingportis (USA) tööd 60 MW tuumaelektrijaam.

Maailma juhtivad tuumaenergia tootmise juhid on:

1. USA (788,6 miljardit kWh aastas),
2. Prantsusmaa (426,8 miljardit kWh aastas),
3. Jaapan (273,8 miljardit kWh aastas),
4. Saksamaa (158,4 miljardit kWh aastas),
5. Venemaa (154,7 mld kWh/aastas).

TEJ klassifikatsioon

Tuumaelektrijaamu saab liigitada mitmel viisil:

Reaktori tüübi järgi

• Termilised neutronreaktorid, mis kasutavad spetsiaalseid moderaatoreid, et suurendada neutronite neeldumise tõenäosust kütuseaatomite tuumades
• Kergveereaktorid
• Raskeveereaktorid
• Kiired reaktorid
• Väliseid neutroniallikaid kasutavad alakriitilised reaktorid
• Termotuumareaktorid

Vabanenud energia tüübi järgi

1. Tuumaelektrijaamad (TUJ), mis on loodud ainult elektrienergia tootmiseks
2. Soojuse ja elektri koostootmisjaamad (CHP), mis toodavad nii elektrit kui ka soojusenergiat

Venemaal asuvates tuumaelektrijaamades on kütteseadmed, need on vajalikud võrgu vee soojendamiseks.

Tuumaelektrijaamades kasutatavad kütuseliigid

Tuumajaamades on võimalik kasutada mitmeid aineid, tänu millele on võimalik toota tuumaelektrit, tänapäevased tuumajaamakütused on uraan, toorium ja plutoonium.

Tooriumikütust ei kasutata tänapäeval tuumaelektrijaamades mitmel põhjusel.

Esiteks, seda on keerulisem muuta kütuseelementideks, lühendatult kütuseelementideks.

Kütusevardad on metalltorud, mis asetatakse tuumareaktori sisse. Sees

Kütuseelemendid sisaldavad radioaktiivseid aineid. Need torud on tuumakütuse hoidlad.

Teiseks, nõuab tooriumikütuse kasutamine pärast tuumaelektrijaamades kasutamist selle keerukat ja kulukat töötlemist.

Plutooniumkütust ei kasutata ka tuumaenergeetikas, kuna sellel ainel on väga keeruline keemiline koostis, pole täieliku ja ohutu kasutamise süsteemi veel välja töötatud.

Uraani kütus

Põhiline tuumaelektrijaamades energiat tootv aine on uraan. Tänapäeval kaevandatakse uraani mitmel viisil:

• avakaevandamine
• kaevandustesse lukustatud
• maa-alune leostumine, kasutades kaevanduste puurimist.

Maa-alune leostumine, kasutades kaevanduste puurimist, toimub väävelhappelahuse asetamisega maa-alustesse kaevudesse, lahus küllastatakse uraaniga ja pumbatakse tagasi.

Maailma suurimad uraanivarud asuvad Austraalias, Kasahstanis, Venemaal ja Kanadas.

Kõige rikkalikumad maardlad on Kanadas, Zaire'is, Prantsusmaal ja Tšehhis. Nendes riikides saadakse tonnist maagist kuni 22 kilogrammi uraani toorainet.

Venemaal saadakse ühest tonnist maagist veidi rohkem kui poolteist kilogrammi uraani. Uraani kaevanduskohad ei ole radioaktiivsed.

Puhtal kujul on see aine inimestele vähe ohtlik, palju suurem oht ​​on radioaktiivne värvitu gaas radoon, mis tekib uraani looduslikul lagunemisel.

Uraani valmistamine

Tuumaelektrijaamades uraani maagi kujul ei kasutata, maak ei reageeri. Tuumaelektrijaamades uraani kasutamiseks töödeldakse tooraine pulbriks - uraanoksiidiks ja pärast seda muutub see uraanikütuseks.

Uraanipulber muudetakse metallist "tablettideks" - see pressitakse väikestesse korralikesse kolbidesse, mida põletatakse päeva jooksul temperatuuril üle 1500 kraadi Celsiuse järgi.

Just need uraanigraanulid sisenevad tuumareaktoritesse, kus nad hakkavad üksteisega suhtlema ja annavad lõpuks inimestele elektrit.

Ühes tuumareaktoris töötab samaaegselt umbes 10 miljonit uraanigraanulit.

Enne uraanigraanulite paigutamist reaktorisse asetatakse need tsirkooniumisulamitest valmistatud metalltorudesse - kütuseelementidesse; torud on omavahel ühendatud kimpudeks ja moodustavad kütusesõlmed - kütusesõlmed.

Just kütusesõlmesid nimetatakse tuumaelektrijaama kütuseks.

Kuidas tuumaelektrijaama kütust ümber töödeldakse?

Pärast aastast uraani kasutamist tuumareaktorites tuleb see välja vahetada.

Kütuseelemente jahutatakse mitu aastat ja saadetakse tükeldamiseks ja lahustamiseks.

Keemilise ekstraheerimise tulemusena eraldub uraan ja plutoonium, mida taaskasutatakse ja kasutatakse värske tuumakütuse valmistamiseks.

Uraani ja plutooniumi lagunemissaadusi kasutatakse ioniseeriva kiirguse allikate tootmiseks, neid kasutatakse meditsiinis ja tööstuses.

Kõik, mis jääb pärast neid manipuleerimisi alles, saadetakse ahju kütmiseks, sellest massist valmistatakse klaas, sellist klaasi hoitakse spetsiaalsetes hoiuruumides.

Klaasi ei valmistata jääkidest massiliseks kasutamiseks, klaasi kasutatakse radioaktiivsete ainete ladustamiseks.

Klaasist on raske eraldada radioaktiivsete elementide jääke, mis võivad keskkonda kahjustada. Hiljuti on tekkinud uus viis radioaktiivsete jäätmete kõrvaldamiseks.

Kiired tuumareaktorid või kiired neutronreaktorid, mis töötavad ümbertöödeldud tuumakütuse jääkidega.

Teadlaste hinnangul on praegu hoidlates hoiul olevad tuumkütuse jäänused võimelised pakkuma kütust kiirneutronreaktoritele 200 aastaks.

Lisaks saavad uued kiired reaktorid töötada uraankütusel, mis on valmistatud uraanist 238, tavalistes tuumaelektrijaamades seda ainet ei kasutata, sest Tänapäeva tuumajaamades on lihtsam töödelda 235 ja 233 uraani, millest on looduses vähe alles.

Seega on uutes reaktorites võimalus kasutada hiiglaslikke 238 uraani maardlaid, mida varem pole kasutatud.

Tuumaelektrijaamade tööpõhimõte

Kaheahelalisel survevesireaktoril (VVER) põhineva tuumaelektrijaama tööpõhimõte.

Reaktori südamikus vabanev energia kantakse üle primaarsele jahutusvedelikule.

Turbiinide väljapääsu juures siseneb aur kondensaatorisse, kus seda jahutab reservuaarist tulev suur hulk vett.

Rõhukompensaator on üsna keeruline ja tülikas struktuur, mis tasakaalustab reaktori töötamise ajal jahutusvedeliku soojuspaisumisest tekkivaid rõhukõikumisi ahelas. Rõhk 1. ahelas võib ulatuda kuni 160 atmosfääri (VVER-1000).

Lisaks veele saab erinevates reaktorites jahutusvedelikuna kasutada ka sula naatriumi või gaasi.

Naatriumi kasutamine võimaldab lihtsustada reaktori südamiku kesta konstruktsiooni (erinevalt veeringist ei ületa rõhk naatriumikontuuris atmosfäärirõhku) ja vabaneda rõhukompensaatorist, kuid see tekitab oma raskusi. seotud selle metalli suurenenud keemilise aktiivsusega.

Kontuuride koguarv võib erinevate reaktorite puhul erineda, joonisel olev diagramm on näidatud VVER tüüpi reaktorite (Water-Water Energy Reactor) puhul.

RBMK tüüpi reaktorid (High Power Channel Type Reactor) kasutavad ühte veeringi ja BN reaktorid (Fast Neutron Reactor) kasutavad kahte naatriumi- ja ühte veeahelat.

Kui auru kondenseerimiseks ei ole võimalik kasutada suurt kogust vett, saab reservuaari asemel vett jahutada spetsiaalsetes jahutustornides, mis on oma suuruse tõttu tavaliselt tuumajaama kõige nähtavamaks osaks.

Tuumareaktori struktuur

Tuumareaktoris kasutatakse tuuma lõhustumise protsessi, mille käigus raske tuum laguneb kaheks väiksemaks killuks.

Need fragmendid on väga ergastatud olekus ja kiirgavad neutroneid, muid subatomaarseid osakesi ja footoneid.

Neutronid võivad põhjustada uusi lõhustumisi, mille tulemusel eraldub neid rohkem jne.

Sellist pidevat isemajandavat lõhenemiste jada nimetatakse ahelreaktsiooniks.

Nii vabaneb suur hulk energiat, mille tootmine on tuumajaamade kasutamise eesmärk.

Tuumareaktori ja tuumajaama tööpõhimõte on selline, et umbes 85% lõhustumise energiast vabaneb väga lühikese aja jooksul pärast reaktsiooni algust.

Ülejäänud toodetakse lõhustumisproduktide radioaktiivsel lagunemisel pärast neutronite emiteerimist.

Radioaktiivne lagunemine on protsess, mille käigus aatom jõuab stabiilsemasse olekusse. See jätkub pärast jagamise lõpetamist.

Tuumareaktori põhielemendid

• Tuumakütus: rikastatud uraan, uraani ja plutooniumi isotoobid. Kõige sagedamini kasutatav on uraan 235;
• Jahutusvedelik reaktori töö käigus tekkiva energia eemaldamiseks: vesi, vedel naatrium jne;
• Juhtvardad;
• Neutronite moderaator;
• Kiirguskaitsekate.

Tuumareaktori tööpõhimõte

Reaktori südamikus on kütuseelemendid (kütuseelemendid) - tuumkütus.

Need on kokku pandud kassettideks, mis sisaldavad mitukümmend kütusevarrast. Jahutusvedelik voolab läbi iga kasseti kanalite.

Kütusevardad reguleerivad reaktori võimsust. Tuumareaktsioon on võimalik ainult kütusevarda teatud (kriitilise) massi juures.

Iga varda mass eraldi on alla kriitilise tähtsusega. Reaktsioon algab siis, kui kõik vardad on aktiivses tsoonis. Kütusevardade sisestamise ja eemaldamisega saab reaktsiooni kontrollida.

Seega, kui kriitiline mass on ületatud, kiirgavad radioaktiivsed kütuseelemendid neutroneid, mis põrkuvad aatomitega.

Selle tulemusena moodustub ebastabiilne isotoop, mis kohe laguneb, vabastades energiat gammakiirguse ja soojuse kujul.

Kokkupõrkes olevad osakesed annavad üksteisele kineetilise energia ja lagunemiste arv suureneb eksponentsiaalselt.

See on ahelreaktsioon - tuumareaktori tööpõhimõte. Ilma kontrollita toimub see välgukiirusel, mis viib plahvatuseni. Kuid tuumareaktoris on protsess kontrolli all.

Seega vabaneb südamikus soojusenergia, mis kantakse seda tsooni pesevasse vette (primaarring).

Siin on vee temperatuur 250-300 kraadi. Seejärel edastab vesi soojuse teise ahelasse ja seejärel turbiini labadele, mis toodavad energiat.

Tuumaenergia muundamise elektrienergiaks võib skemaatiliselt kujutada:

• Uraani tuuma siseenergia
• Lagunenud tuumade fragmentide ja vabanenud neutronite kineetiline energia
• Vee ja auru sisemine energia
• Vee ja auru kineetiline energia
• Turbiini ja generaatori rootorite kineetiline energia
• Elektrienergia

Reaktori südamik koosneb sadadest kassettidest, mida ühendab metallkest. See kest täidab ka neutronreflektori rolli.

Kassettide vahele on sisestatud juhtvardad reaktsioonikiiruse reguleerimiseks ja reaktori avariikaitsevardad.

Tuumakütte jaam

Esimesed selliste jaamade projektid töötati välja juba 20. sajandi 70ndatel, kuid 80ndate lõpus toimunud majanduslike murrangute ja avaliku vastuseisu tõttu ei jõutud ühtegi neist täielikult ellu viia.

Erandiks on väikese võimsusega Bilibino tuumaelektrijaam, mis varustab soojuse ja elektriga Arktikas Bilibino küla (10 tuhat elanikku) ja kohalikke kaevandusettevõtteid, samuti kaitsereaktoreid (need toodavad plutooniumi):

• Siberi tuumaelektrijaam, mis varustab soojusega Severski ja Tomski.
• Krasnojarski kaevandus- ja keemiakombinaadi ADE-2 reaktor, mis on Zheleznogorski linna soojus- ja elektrienergiaga varustanud alates 1964. aastast.

Kriisi ajal oli alustatud mitme VVER-1000 sarnaste reaktorite baasil AST ehitamist:

• Voroneži AST
• Gorki AST
• Ivanovo AST (ainult planeeritud)

Nende AST-de ehitamine peatati 1980. aastate teisel poolel või 1990. aastate alguses.

2006. aastal plaanis Rosenergoatomi kontsern ehitada Arhangelski, Peveki ja teistesse polaarlinnadesse ujuva tuumaelektrijaama KLT-40 reaktorijaama baasil, mida kasutatakse tuumajäälõhkujatel.

Olemas on Elena reaktoril põhineva järelevalveta tuumaelektrijaama ja mobiilse (raudteel) Angstremi reaktori rajamise projekt.

Tuumaelektrijaamade miinused ja eelised

Igal inseneriprojektil on oma positiivsed ja negatiivsed küljed.

Tuumaelektrijaamade positiivsed küljed:

• Puuduvad kahjulikud heitmed;
• Radioaktiivsete ainete emissioon on mitu korda väiksem kui söeelektri puhul. sarnase võimsusega jaamad (söetuha soojuselektrijaamad sisaldavad nende tulusaks kaevandamiseks piisavas koguses uraani ja tooriumi);
• Väike kasutatud kütuse maht ja selle taaskasutamise võimalus pärast töötlemist;
• Suur võimsus: 1000-1600 MW toiteploki kohta;
• Madal energiakulu, eriti soojusenergia.

Tuumaelektrijaamade negatiivsed küljed:

• Kiiritatud kütus on ohtlik ning nõuab keerukaid ja kulukaid ümbertöötlemis- ja ladustamismeetmeid;
• Muutuva võimsusega töö ei ole termiliste neutronreaktorite puhul soovitav;
• Võimaliku intsidendi tagajärjed on äärmiselt rasked, kuigi selle tõenäosus on üsna väike;
• Suured kapitaliinvesteeringud, nii spetsiifilised 1 MW installeeritud võimsuse kohta alla 700-800 MW võimsusega plokkidele kui ka üldised, mis on vajalikud jaama, selle taristu ehitamiseks, samuti võimaliku likvideerimise korral.

Teaduslikud arengud tuumaenergia valdkonnas

Loomulikult on puudujääke ja murekohti, kuid tuumaenergia tundub olevat kõige lootustandvam.

Alternatiivsetel energia saamise meetoditel, mis on tingitud loodete, tuule, päikese, geotermiliste allikate jne energiast, ei ole praegu kõrget vastuvõetud energiataset ja selle madalat kontsentratsiooni.

Vajalikel energiatootmisliikidel on individuaalsed riskid keskkonnale ja turismile, näiteks keskkonda saastavate fotogalvaaniliste elementide tootmine, tuuleparkide ohtlikkus lindudele, laine dünaamika muutused.

Teadlased töötavad välja rahvusvahelisi projekte uue põlvkonna tuumareaktorite, näiteks GT-MGR jaoks, mis parandavad tuumaelektrijaamade ohutust ja tõhusust.

Venemaa on alustanud maailma esimese ujuva tuumaelektrijaama ehitamist, mis aitab lahendada energiapuuduse probleemi riigi kaugemates rannikualades.

USA ja Jaapan arendavad umbes 10-20 MW võimsusega mini-tuumajaamu üksikute tööstuste, elamukomplekside ja tulevikus ka üksikute majade soojus- ja elektrivarustuseks.

Tehase võimsuse vähenemine tähendab tootmismahu suurenemist. Väikesed reaktorid luuakse ohutute tehnoloogiate abil, mis vähendavad oluliselt tuumalekke võimalust.

Vesiniku tootmine

USA valitsus on vastu võtnud Atomic Hydrogen Initiative. Koos Lõuna-Koreaga tehakse tööd uue põlvkonna tuumareaktorite loomisel, mis suudaksid toota suures koguses vesinikku.

INEEL (Idaho National Engineering Environmental Laboratory) ennustab, et järgmise põlvkonna tuumaelektrijaama üks plokk toodab vesinikku, mis vastab 750 000 liitrile bensiinile päevas.

Rahastatakse teadusuuringuid vesiniku tootmise teostatavuse kohta olemasolevates tuumaelektrijaamades.

Fusioonienergia

Veelgi huvitavam, kuigi suhteliselt kauge väljavaade on termotuumasünteesienergia kasutamine.

Termotuumareaktorid tarbivad arvutuste kohaselt vähem kütust energiaühiku kohta ning nii see kütus ise (deuteerium, liitium, heelium-3) kui ka nende sünteesiproduktid on mitteradioaktiivsed ja seega keskkonnale ohutud.

Praegu on Lõuna-Prantsusmaal käimas Venemaa osalusel rahvusvahelise eksperimentaalse termotuumareaktori ITER ehitamine.

Mis on tõhusus

Kasutegur (COP) on süsteemi või seadme tõhususe tunnus seoses energia muundamise või ülekandega.

Selle määrab kasulikult kasutatud energia suhe süsteemi vastuvõetud energia koguhulgasse. Tõhusus on mõõtmeteta suurus ja seda mõõdetakse sageli protsentides.

Tuumaelektrijaama efektiivsus

Suurim kasutegur (92-95%) on hüdroelektrijaamade eelis. Nad toodavad 14% maailma elektrienergiast.

Seda tüüpi jaam on aga ehitusplatsi suhtes kõige nõudlikum ja nagu praktika on näidanud, on väga tundlik tööreeglite järgimise suhtes.

Sayano-Shushenskaya HEJ sündmuste näide näitas, millised traagilised tagajärjed võivad olla tegevuseeskirjade eiramisel tegevuskulude vähendamisel.

Tuumaelektrijaamadel on kõrge kasutegur (80%). Nende osakaal globaalses elektritootmises on 22%.

Kuid tuumaelektrijaamad nõuavad suuremat tähelepanu ohutuse küsimusele nii projekteerimisetapis, ehitamise ajal kui ka käitamise ajal.

Väikseimgi kõrvalekaldumine tuumaelektrijaamade rangetest ohutuseeskirjadest on täis saatuslikke tagajärgi kogu inimkonnale.

Tuumaelektrijaamade kasutamisega kaasnevad lisaks vahetule ohule õnnetuse korral ka kasutatud tuumkütuse kõrvaldamise või ladestamisega seotud ohutusprobleemid.

Soojuselektrijaamade kasutegur ei ületa 34%, need toodavad kuni kuuskümmend protsenti maailma elektrienergiast.

Lisaks elektrile toodavad soojuselektrijaamad soojusenergiat, mida kuuma auru või kuuma vee kujul saab tarbijateni edastada 20-25 kilomeetri kaugusel. Selliseid jaamu nimetatakse CHP-ks (Heat Electric Central).

Elektrijaamade ning soojuse ja elektri koostootmisjaamade ehitamine ei ole kulukas, kuid kui erimeetmeid ei võeta, on neil kahjulik mõju keskkonnale.

Kahjulik mõju keskkonnale sõltub sellest, millist kütust soojusseadmetes kasutatakse.

Kõige kahjulikumad tooted on kivisöe ja raskete naftatoodete põlemine, maagaas on vähem agressiivne.

Soojuselektrijaamad on peamised elektrienergia allikad Venemaal, USA-s ja enamikus Euroopa riikides.

Siiski on erandeid, näiteks Norras toodetakse elektrit peamiselt hüdroelektrijaamades, Prantsusmaal aga 70% elektrist tuumajaamades.

Esimene elektrijaam maailmas

Kõige esimene keskne elektrijaam, Pearl Street, võeti kasutusele 4. septembril 1882 New Yorgis.

Jaam ehitati Edison Illuminating Company toel, mida juhtis Thomas Edison.

Sellele paigaldati mitu Edisoni generaatorit koguvõimsusega üle 500 kW.

Jaam varustas elektriga kogu New Yorgi piirkonda, mille pindala on umbes 2,5 ruutkilomeetrit.

Jaam põles 1890. aastal maani maha; ellu jäi vaid üks dünamo, mis asub praegu Michiganis Greenfieldi külamuuseumis.

30. septembril 1882 alustas tööd esimene hüdroelektrijaam, Vulcan Street Wisconsinis. Projekti autor oli G.D. Rogers, Appleton Paper & Pulp Company juht.

Jaamas paigaldati generaator võimsusega ligikaudu 12,5 kW. Rogersi kodu ja tema kahe paberivabriku toiteks oli piisavalt elektrit.

Gloucester Roadi elektrijaam. Brighton oli üks esimesi linnu Suurbritannias, kus oli katkematu toiteallikas.

1882. aastal asutas Robert Hammond ettevõtte Hammond Electric Light Company ja 27. veebruaril 1882 avas ta Gloucester Roadi elektrijaama.

Jaam koosnes harjadünamost, mida kasutati kuueteistkümne kaarlampi käitamiseks.

1885. aastal ostis Gloucesteri elektrijaama Brighton Electric Light Company. Hiljem ehitati sellele territooriumile uus jaam, mis koosnes kolmest 40 lambiga harjadünamost.

Talvepalee elektrijaam

1886. aastal ehitati uue Ermitaaži ühte hoovi elektrijaam.

Elektrijaam oli suurim kogu Euroopas mitte ainult ehitamise ajal, vaid ka järgmise 15 aasta jooksul.

Varem kasutati Talvepalee valgustamiseks küünlaid, 1861. aastal hakati kasutama gaasilampe. Kuna elektrilampidel oli suurem eelis, hakati arendama elektrivalgustit.

Enne hoone täielikku üleviimist elektrile kasutati 1885. aasta jõulu- ja uusaastapühade ajal paleesaalide valgustamiseks lampe.

9. novembril 1885 kiitis keiser Aleksander III heaks “elektritehase” ehitamise projekti. Projekt hõlmas Talvepalee, Ermitaaži hoonete, sisehoovi ja selle ümbruse elektrifitseerimist kolme aasta jooksul kuni 1888. aastani.

Tekkis vajadus välistada aurumasinate tööst tulenev hoone vibratsiooni võimalus, elektrijaam asus eraldiseisvas klaasist ja metallist paviljonis. See paigutati Ermitaaži teise hoovi, mida sellest ajast kutsuti elektriliseks.

Kuidas jaam välja nägi

Jaamahoone pindala oli 630 m² ja koosnes masinaruumist 6 katla, 4 aurumasina ja 2 veduriga ning ruumist 36 elektridünamoga. Koguvõimsus ulatus 445 hj.

Esimesena valgustati osa esiruumidest:

• Eeskamber
• Petrovski saal
• Suurfeldmarssali saal
• Relvastuse saal
• Jüri saal

Pakuti kolme valgustusrežiimi:

• täis (puhkus) sisselülitamine viis korda aastas (4888 hõõglampi ja 10 Yablochkovi küünalt);
• töökorras – 230 hõõglampi;
• töö (öö) - 304 hõõglampi.
  Jaam tarbis umbes 30 tuhat puuda (520 tonni) kivisütt aastas.

Suured soojuselektrijaamad, tuumaelektrijaamad ja hüdroelektrijaamad Venemaal

Venemaa suurimad elektrijaamad föderaalringkonna järgi:

Keskne:

• Kostroma osariigi ringkonna elektrijaam, mis töötab kütteõlil;
• Ryazani jaam, mille peamiseks kütuseks on kivisüsi;
• Konakovskaya, mis võib töötada gaasi ja kütteõliga;

Uural:

• Surgutskaja 1 ja Surgutskaja 2. Jaamad, mis on Venemaa Föderatsiooni ühed suurimad elektrijaamad. Mõlemad töötavad maagaasil;
• Reftinskaja, mis töötab kivisöel ja on üks suurimaid elektrijaamu Uuralites;
• Troitskaja, samuti söeküttel;
• Iriklinskaya, mille peamine kütuseallikas on kütteõli;

Privolžski:

• Zainskaya osariigi ringkonna elektrijaam, mis töötab kütteõlil;

Siberi föderaalringkond:

• Nazarovo osariigi ringkonna elektrijaam, mis tarbib kütteõli;

Lõuna:

• Stavropolskaya, mis võib töötada ka kombineeritud kütusel gaasi ja kütteõli kujul;

Loode:

• Kirishskaya koos kütteõliga.

Angara-Jenissei kaskaadi territooriumil asuvate vee abil energiat tootvate Venemaa elektrijaamade loend:

Jenissei:

• Sayano-Shushenskaya
• Krasnojarski hüdroelektrijaam;

Angara:

• Irkutsk
• Bratskaja
• Ust-Ilimskaja.

Tuumaelektrijaamad Venemaal

Balakovo tuumaelektrijaam

Asub Balakovo linna lähedal, Saratovi oblastis, Saratovi veehoidla vasakul kaldal. See koosneb neljast VVER-1000 seadmest, mis võeti kasutusele aastatel 1985, 1987, 1988 ja 1993.

Belojarski tuumaelektrijaam

See asub Sverdlovski oblastis Zarechnõi linnas ja on riigi teine ​​tööstuslik tuumaelektrijaam (Siberi järel).

Jaamas ehitati neli jõuallikat: kaks termoneutronreaktoriga ja kaks kiirneutronreaktoriga.

Hetkel on töötavateks jõuallikateks BN-600 ja BN-800 reaktoritega 3. ja 4. jõuallikas võimsusega vastavalt 600 MW ja 880 MW.

BN-600 võeti kasutusele 1980. aasta aprillis – maailma esimene kiire neutronreaktoriga tööstusliku mastaabiga jõuallikas.

BN-800 võeti kommertskasutusele 2016. aasta novembris. See on ka maailma suurim kiirneutronreaktoriga jõuallikas.

Bilibino tuumaelektrijaam

Asub Tšukotka autonoomses ringkonnas Bilibino linna lähedal. See koosneb neljast 12 MW võimsusega EGP-6 plokist, mis võeti kasutusele 1974. aastal (kaks plokki), 1975. ja 1976. aastal.

Toodab elektri- ja soojusenergiat.

Kalinini TEJ

See asub Tveri piirkonna põhjaosas, Udomlja järve lõunakaldal ja samanimelise linna lähedal.

See koosneb neljast jõuplokist VVER-1000 tüüpi reaktoritega elektrilise võimsusega 1000 MW, mis võeti kasutusele aastatel 1984, 1986, 2004 ja 2011. aastal.

4. juunil 2006 allkirjastati leping neljanda jõuploki ehitamiseks, mis võeti kasutusele 2011. aastal.

Koola tuumaelektrijaam

Asub Murmanski oblastis Poljarnõje Zori linna lähedal Imandra järve kaldal.

See koosneb neljast VVER-440 seadmest, mis võeti kasutusele aastatel 1973, 1974, 1981 ja 1984.
Jaama võimsus on 1760 MW.

Kurski tuumaelektrijaam

Üks neljast suurimast tuumaelektrijaamast Venemaal, sama võimsusega 4000 MW.

Asub Kurski oblastis Kurtšatovi linna lähedal Seimi jõe kaldal.

See koosneb neljast RBMK-1000 seadmest, mis võeti kasutusele aastatel 1976, 1979, 1983 ja 1985.

Jaama võimsus on 4000 MW.

Leningradi TEJ

Üks neljast suurimast tuumaelektrijaamast Venemaal, sama võimsusega 4000 MW.

Asub Sosnovõ Bori linna lähedal, Leningradi oblastis, Soome lahe rannikul.

See koosneb neljast RBMK-1000 seadmest, mis võeti kasutusele aastatel 1973, 1975, 1979 ja 1981.

Jaama võimsus on 4 GW. 2007. aastal oli toodang 24,635 miljardit kWh.

Novovoroneži tuumaelektrijaam

Asub Voroneži piirkonnas Voroneži linna lähedal, Doni jõe vasakul kaldal. Koosneb kahest VVER-seadmest.

See varustab Voroneži piirkonda Novovoroneži linna jaoks 85% elektrienergiast ja 50% soojusest.

Jaama võimsus (v.a ) on 1440 MW.

Rostovi tuumaelektrijaam

Asub Rostovi oblastis Volgodonski linna lähedal. Esimese jõuploki elektrivõimsus on 1000 MW, 2010. aastal ühendati võrku jaama teine ​​jõuplokk.

Aastatel 2001–2010 kandis jaam nime Volgodonski TEJ, TEJ teise jõuallika käivitamisega nimetati jaam ametlikult ümber Rostovi TEJ.

2008. aastal tootis tuumaelektrijaam 8,12 miljardit kWh elektrit. Installeeritud võimsuse rakendusaste (IUR) oli 92,45%. Alates käivitamisest (2001) on see tootnud üle 60 miljardi kWh elektrit.

Smolenski tuumaelektrijaam

Asub Smolenski oblastis Desnogorski linna lähedal. Jaam koosneb kolmest RBMK-1000 tüüpi reaktoritega jõuplokist, mis võeti kasutusele 1982., 1985. ja 1990. aastal.

Iga energiaplokk sisaldab: ühte reaktorit soojusvõimsusega 3200 MW ja kahte turbogeneraatorit elektrivõimsusega 500 MW.

USA tuumaelektrijaamad

Shippingporti tuumaelektrijaam, mille nimivõimsus on 60 MW, avati 1958. aastal Pennsylvanias. Pärast 1965. aastat toimus intensiivne tuumaelektrijaamade ehitamine kogu USA-s.

Suurem osa Ameerika tuumaelektrijaamadest ehitati 15 aasta jooksul pärast 1965. aastat, enne esimest tõsist õnnetust planeedi tuumajaamas.

Kui Tšernobõli tuumaelektrijaama õnnetust mäletatakse esimese õnnetusena, siis see pole nii.

Õnnetuse põhjuseks olid ebakorrapärasused reaktori jahutussüsteemis ja arvukad vead operatiivpersonali poolt. Selle tulemusena tuumakütus sulas. Õnnetuse tagajärgede likvideerimiseks kulus umbes miljard dollarit, likvideerimisprotsess kestis 14 aastat.

Pärast õnnetust kohandas Ameerika Ühendriikide valitsus kõigi osariigi tuumaelektrijaamade töö ohutustingimusi.

See tõi kaasa ehitusperioodi jätkumise ja "rahuliku aatomi" rajatiste hinna olulise tõusu. Sellised muutused pidurdasid Ameerika Ühendriikide üldise tööstuse arengut.

Kahekümnenda sajandi lõpus oli USA-s 104 töötavat reaktorit. Tänapäeval on USA tuumareaktorite arvu poolest maailmas esikohal.

Alates 21. sajandi algusest on Ameerikas alates 2013. aastast suletud neli reaktorit ja alustatud on veel nelja reaktori ehitamist.

Tegelikult töötab Ameerika Ühendriikides täna 62 tuumaelektrijaamas 100 reaktorit, mis toodavad 20% kogu osariigi energiast.

Viimane USA-s ehitatud reaktor jõudis võrku 1996. aastal Watts Bari elektrijaamas.

USA võimud võtsid 2001. aastal vastu uued energiapoliitika suunised. See hõlmab tuumaenergia arendamise vektorit uut tüüpi, sobivama kasuteguriga reaktorite väljatöötamise kaudu ja uusi võimalusi kasutatud tuumkütuse ümbertöötlemiseks.

Aastani 2020 oli plaanis ehitada mitukümmend uut tuumareaktorit koguvõimsusega 50 000 MW. Lisaks saavutada olemasolevate tuumajaamade võimsuse kasv ligikaudu 10 000 MW võrra.

USA on tuumaelektrijaamade arvu poolest maailmas liider

Tänu selle programmi elluviimisele alustati 2013. aastal Ameerikas nelja uue reaktori ehitamist – neist kaks Vogtli tuumaelektrijaamas ja ülejäänud kaks VC Summeris.

Need neli reaktorit on uusimat tüüpi - AP-1000, mida toodab Westinghouse.

Novosibirski keemiliste kontsentraatide tehas on üks maailma juhtivaid tuumaelektrijaamade ja uurimisreaktorite tuumakütuse tootjaid Venemaal ja välisriikides. Ainus Venemaa metalliliitiumi ja selle soolade tootja. See on osa Rosatomi riikliku korporatsiooni kütuseettevõttest TVEL.

Tähelepanu, kommentaarid foto alla!

Vaatamata sellele, et 2011. aastal tootis ja müüs NCCP 70% liitium-7 isotoopi maailmas tarbitavast kogusest, on jaama põhitegevuseks tuumakütuse tootmine elektri- ja uurimisreaktorite jaoks.
Praegune fotoreportaaž on pühendatud sellele liigile.

Peatootmiskompleksi hoone katus

Uurimisreaktorite kütusevarraste ja kütusesõlmede valmistamise töötuba

Piirkond uraandioksiidi pulbri tootmiseks kõrgtemperatuurse pürohüdrolüüsi abil

Mahutite laadimine uraanheksafluoriidiga

Operaatorite tuba
Siit tuleb juhtimine uraandioksiidi pulbri tootmise protsessi üle, millest seejärel valmistatakse kütusegraanuleid.

Uraanigraanulite tootmispiirkond
Esiplaanil on näha bikoonid, kus hoitakse uraandioksiidi pulbrit.
Nad segavad pulbri ja plastifikaatori, mis võimaldab tabletti paremini kokku suruda.

Tuumakeraamilised kütusegraanulid
Järgmisena saadetakse need ahju lõõmutamiseks.

Põleti (vesiniku järelpõletus) tahvelpaagutusahjus
Tablette lõõmutatakse ahjudes temperatuuril vähemalt 1750 kraadi vesinikku redutseerivas keskkonnas üle 20 tunni.

Tuumakeraamiliste kütusegraanulite tootmine ja tehniline kontroll
Üks 4,5 g kaaluv tablett võrdub energia vabanemisega 400 kg kivisöega, 360 kuupmeetrit. m gaasi või 350 kg naftat.

Kõik tööd tehakse kastides, kasutades spetsiaalseid kindaid.

Tablettide konteinerite mahalaadimine

Tuumaelektrijaamade kütusevarraste ja kütusesõlmede valmistamise töötuba

Automatiseeritud kütusevarraste tootmisliin

Siin on tsirkooniumtorud täidetud uraandioksiidi tablettidega.
Tulemuseks on umbes 4 m pikkused valmis kütusevardad - kütuseelemendid.
Kütusevardaid kasutatakse juba kütusesõlmede ehk teisisõnu tuumkütuse kokkupanemiseks.

Valmis kütusevarraste teisaldamine transpordikonteinerites
Kingakatetel on isegi rattad.

FA kokkupanekuala
Paigaldus kütusevarrastele lakikatte pealekandmiseks

Kütusevarraste kinnitamine laadimismehhanismi

Karkassi valmistamine - kanalite ja vaherestide keevitamine
Seejärel paigaldatakse sellesse raami 312 kütusevarda.

Raami tehniline kontroll

Kanalid ja vaherestid

Automaatsed kütusevarraste komplektide seadmed

Tala kokkupanek

Kütusesõlmede tehniline kontroll

Vöötkoodimärgistusega kütusevardad, mille abil saab sõna otseses mõttes jälgida kogu toote tootmisteed.

Stendid valmis kütusesõlmede kontrollimiseks ja pakendamiseks

Valmis kütusesõlmede ülevaatus
Kontrollige, kas kütusevarraste vaheline kaugus on sama.

Valmis kütusekomplekt

Kahetorulised konteinerid kütuseagregaatide transportimiseks
NCCP-s toodetud tuumaelektrijaamade kütust kasutatakse Venemaa tuumaelektrijaamades ning seda tarnitakse ka Ukrainasse, Bulgaariasse, Hiinasse, Indiasse ja Iraani.