ԱԷԿ. շահագործման սկզբունքը և սարքը: Ատոմակայանների ստեղծման պատմությունը

2024 Հեղինակ: Henry Conors | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-02-12 08:46

Քսաներորդ դարի կեսերին մարդկության լավագույն ուղեղները քրտնաջան աշխատում էին միանգամից երկու խնդիրների վրա՝ ատոմային ռումբի ստեղծման և նաև այն մասին, թե ինչպես օգտագործել ատոմի էներգիան խաղաղ նպատակներով: Ահա թե ինչպես են հայտնվել աշխարհի առաջին ատոմակայանները։ Ո՞րն է ատոմակայանի շահագործման սկզբունքը: Իսկ աշխարհում որտե՞ղ են գտնվում այս էլեկտրակայաններից ամենամեծը:

Ատոմային էներգիայի պատմություն և առանձնահատկություններ

«Էներգիան ամեն ինչի գլուխն է»՝ այսպես կարելի է վերափոխել հայտնի ասացվածքը՝ հաշվի առնելով 21-րդ դարի օբյեկտիվ իրողությունները։ Տեխնոլոգիական առաջընթացի յուրաքանչյուր նոր փուլի հետ մարդկությունը դրա ավելացող քանակի կարիքն ունի: Այսօր «խաղաղ ատոմի» էներգիան ակտիվորեն օգտագործվում է տնտեսության և արտադրության մեջ, և ոչ միայն էներգետիկ ոլորտում։

Այսպես կոչված ատոմակայանների կողմից արտադրվող էլեկտրաէներգիան (որոնք գործում են շատ պարզ սկզբունքով) լայնորեն օգտագործվում է արդյունաբերության, տիեզերական հետազոտության, բժշկության և գյուղատնտեսության մեջ։

Միջուկային էներգիան ծանր արդյունաբերության ճյուղ է, որն ատոմի կինետիկ էներգիայից ստանում է ջերմություն և էլեկտրականություն:

Ե՞րբ են հայտնվելառաջին ատոմակայանները. Խորհրդային գիտնականները դեռ 40-ականներին ուսումնասիրել են նման էլեկտրակայանների շահագործման սկզբունքը։ Ի դեպ, զուգահեռաբար նրանք հայտնագործեցին նաև առաջին ատոմային ռումբը։ Այսպիսով, ատոմը և՛ «խաղաղ» էր, և՛ մահաբեր։

1948 թվականին Ի. Վ. Կուրչատովն առաջարկեց խորհրդային կառավարությանը սկսել ուղղակի աշխատանքներ իրականացնել ատոմային էներգիայի արդյունահանման ուղղությամբ։ Երկու տարի անց Խորհրդային Միությունում (Կալուգայի շրջանի Օբնինսկ քաղաքում) սկսվեց մոլորակի վրա առաջին ատոմակայանի կառուցումը։

Բոլոր ատոմակայանների շահագործման սկզբունքը նման է, և դա բոլորովին դժվար չէ հասկանալ։ Սա կքննարկվի հետագա:

ԱԷԿ. շահագործման սկզբունքը (լուսանկար և նկարագրություն)

Ցանկացած ատոմակայանի աշխատանքը հիմնված է հզոր ռեակցիայի վրա, որը տեղի է ունենում ատոմի միջուկի տրոհման ժամանակ։ Այս գործընթացում առավել հաճախ ներգրավված են ուրանի-235 կամ պլուտոնիումի ատոմները: Ատոմների միջուկը բաժանում է նեյտրոնը, որը նրանց մեջ մտնում է դրսից։ Այս դեպքում առաջանում են նոր նեյտրոններ, ինչպես նաև տրոհման բեկորներ, որոնք ունեն հսկայական կինետիկ էներգիա։ Հենց այս էներգիան է ցանկացած ատոմակայանի հիմնական և առանցքային արտադրանքը

Այսպես կարելի է նկարագրել ատոմակայանի ռեակտորի աշխատանքի սկզբունքը։ Հաջորդ լուսանկարում կարող եք տեսնել, թե ինչ տեսք ունի այն ներսից։

Գոյություն ունեն երեք հիմնական տեսակի միջուկային ռեակտորներ.

• բարձր էներգիայի կապուղու ռեակտոր (կրճատ՝ RBMK);
• ճնշման ջրի ռեակտոր (VVER);
• արագ նեյտրոնային ռեակտոր (FN).

Առանձին-առանձին արժե նկարագրել ատոմակայանների շահագործման սկզբունքը որպես ամբողջություն։ Ինչպես է այն աշխատում, կքննարկվի:հաջորդ հոդվածում։

ԱԷԿ-ի շահագործման սկզբունքը (գծապատկեր)

Ատոմակայանն աշխատում է որոշակի պայմաններում և խիստ սահմանված ռեժիմներով։ Բացի միջուկային ռեակտորից (մեկ կամ ավելի) ատոմակայանի կառուցվածքը ներառում է այլ համակարգեր, հատուկ սարքավորումներ և բարձր որակավորում ունեցող անձնակազմ: Ո՞րն է ատոմակայանների շահագործման սկզբունքը: Այն կարելի է հակիրճ նկարագրել հետևյալ կերպ.

Ցանկացած ատոմակայանի հիմնական տարրը միջուկային ռեակտորն է, որում տեղի են ունենում բոլոր հիմնական գործընթացները։ Թե ինչ է կատարվում ռեակտորում, մենք գրել ենք նախորդ բաժնում։ Միջուկային վառելիքը (սովորաբար ամենից հաճախ՝ ուրան) փոքր սև գնդիկների տեսքով սնվում է այս հսկայական կաթսայի մեջ։

Միջուկային ռեակտորում տեղի ունեցող ռեակցիաների ժամանակ արտազատվող էներգիան վերածվում է ջերմության և փոխանցվում հովացուցիչ նյութին (սովորաբար ջուր): Հարկ է նշել, որ այս գործընթացի ընթացքում հովացուցիչ նյութը ստանում է նաև ճառագայթման որոշակի չափաբաժին։

Այնուհետև հովացուցիչ նյութից ջերմությունը տեղափոխվում է սովորական ջուր (հատուկ սարքերի՝ ջերմափոխանակիչների միջոցով), որն արդյունքում եռում է։ Ստացված ջրային գոլորշիները շարժում են տուրբինը: Վերջինիս միացված է գեներատոր, որը արտադրում է էլեկտրական էներգիա։

Այսպիսով, ըստ ատոմակայանի շահագործման սկզբունքի, սա նույն ՋԷԿ-ն է։ Միակ տարբերությունն այն է, թե ինչպես է գոլորշին արտադրվում:

Ատոմային էներգիայի աշխարհագրություն

Ատոմային էներգիայի արտադրության առաջատար երկրների հնգյակը հետևյալն է.

1. ԱՄՆ.
2. Ֆրանսիա.
3. Japan.
4. Ռուսաստան.
5. Հարավային Կորեա.

Միևնույն ժամանակ, Ամերիկայի Միացյալ Նահանգները, արտադրելով տարեկան մոտ 864 միլիարդ կՎտժ, արտադրում է աշխարհի էլեկտրաէներգիայի մինչև 20%-ը։

Ընդհանուր առմամբ, աշխարհի 31 պետություններ ատոմակայաններ են շահագործում։ Մոլորակի բոլոր մայրցամաքներից միայն երկուսը (Անտարկտիդան և Ավստրալիան) են լիովին զերծ միջուկային էներգիայից։

Այսօր աշխարհում գործում է 388 միջուկային ռեակտոր։ Ճիշտ է, նրանցից 45-ը մեկուկես տարի է, ինչ էլեկտրաէներգիա չի արտադրում։ Միջուկային ռեակտորների մեծ մասը գտնվում է Ճապոնիայում և ԱՄՆ-ում։ Նրանց ամբողջական աշխարհագրությունը ներկայացված է հետևյալ քարտեզի վրա. Գործող միջուկային ռեակտորներ ունեցող երկրները նշված են կանաչ գույնով, նշված է նաև դրանց ընդհանուր թիվը որոշակի վիճակում։

Ատոմային էներգիայի զարգացում տարբեր երկրներում

Ընդհանուր առմամբ 2014 թվականի դրությամբ միջուկային էներգիայի զարգացման ընդհանուր անկում է նկատվում։ Նոր միջուկային ռեակտորների կառուցման առաջատարները երեք երկրներ են՝ Ռուսաստանը, Հնդկաստանը և Չինաստանը։ Բացի այդ, մի շարք պետություններ, որոնք չունեն ատոմակայաններ, ծրագրում են մոտ ապագայում դրանք կառուցել։ Դրանք ներառում են Ղազախստանը, Մոնղոլիան, Ինդոնեզիան, Սաուդյան Արաբիան և Հյուսիսային Աֆրիկայի մի շարք երկրներ:

Մյուս կողմից, մի շարք պետություններ ձեռնամուխ են եղել ատոմակայանների թվի աստիճանական կրճատմանը։ Դրանց թվում են Գերմանիան, Բելգիան և Շվեյցարիան։ Իսկ որոշ երկրներում (Իտալիա, Ավստրիա, Դանիա, Ուրուգվայ) միջուկային էներգիան արգելված է օրենսդրական մակարդակով։

Ատոմային էներգիայի հիմնական խնդիրները

Ատոմային էներգիայի զարգացման հետ կապված մեկ էական բնապահպանական խնդիր կա. Սա շրջակա միջավայրի այսպես կոչված ջերմային աղտոտումն է։ Այսպիսով, շատ փորձագետների կարծիքով, ատոմակայաններն ավելի շատ ջերմություն են արտանետում, քան նույն հզորության ՋԷԿ-երը։ Հատկապես վտանգավոր է ջերմային ջրերի աղտոտումը, որը խաթարում է կենսաբանական օրգանիզմների կյանքի բնական պայմանները և հանգեցնում ձկների բազմաթիվ տեսակների մահվան։

Մեկ այլ այրվող խնդիր՝ կապված միջուկային էներգիայի հետ, վերաբերում է ընդհանրապես միջուկային անվտանգությանը։ Առաջին անգամ մարդկությունը լրջորեն մտածեց այս խնդրի մասին 1986 թվականին Չեռնոբիլի աղետից հետո։ Չեռնոբիլի ատոմակայանի շահագործման սկզբունքը շատ չէր տարբերվում մյուս ատոմակայաններից։ Սակայն դա նրան չփրկեց խոշոր և լուրջ վթարից, որը շատ լուրջ հետևանքներ ունեցավ ողջ Արևելյան Եվրոպայի համար։

Ավելին, միջուկային էներգիայի վտանգը չի սահմանափակվում միայն տեխնածին հնարավոր վթարներով։ Այսպիսով, միջուկային թափոնների հեռացման հետ կապված մեծ խնդիրներ են առաջանում։

Ատոմային էներգիայի առավելությունները

Այնուամենայնիվ, ատոմային էներգիայի զարգացման կողմնակիցները նշում են նաև ատոմակայանների ակնհայտ առավելությունները։ Այսպես, մասնավորապես, Համաշխարհային միջուկային ասոցիացիան վերջերս հրապարակել է իր զեկույցը՝ շատ հետաքրքիր տվյալներով։ Նրա խոսքով, ատոմակայաններում մեկ գիգավատ էլեկտրաէներգիայի արտադրությանը ուղեկցող մարդկային զոհերի թիվը 43 անգամ պակաս է, քան ավանդական ՋԷԿ-երում։

Կան այլ ոչ պակաս կարևոր առավելություններ: Այսինքն՝

• էժան էլեկտրաէներգիայի արտադրություն;
• միջուկային էներգիայի շրջակա միջավայրի մաքրություն (բացառությամբ ջերմային ջրերի աղտոտվածության);
• վառելիքի մեծ աղբյուրներին ատոմակայանների խիստ աշխարհագրական հղումի բացակայություն։

Եզրակացության փոխարեն

1950 թվականին կառուցվեց աշխարհում առաջին ատոմակայանը։ Ատոմակայանների աշխատանքի սկզբունքը ատոմի տրոհումն է նեյտրոնի օգնությամբ։ Այս գործընթացն ազատում է հսկայական քանակությամբ էներգիա։

Թվում է, թե միջուկային էներգիան բացառիկ բարիք է մարդկության համար: Սակայն պատմությունը հակառակն է ապացուցել։ Մասնավորապես, երկու խոշոր ողբերգություն՝ 1986 թվականին խորհրդային Չեռնոբիլի ատոմակայանի վթարը և 2011 թվականին ճապոնական Ֆուկուսիմա-1 ատոմակայանի վթարը, ցույց տվեցին «խաղաղ» ատոմից բխող վտանգը։ Եվ այսօր աշխարհի շատ երկրներ սկսեցին մտածել միջուկային էներգիայի մասնակի կամ նույնիսկ ամբողջական մերժման մասին։