ХХ ғасырдың ортасында адамзаттың ең жақсы ақыл-ойлары бірден екі тапсырманы: атом бомбасын жасауды, сондай-ақ атом энергиясын бейбіт мақсатта қалай пайдалану керектігін шешуге көп күш салды. Әлемдегі алғашқы атом электр станциялары осылай пайда болды. Атом электр станциясының жұмыс істеу принципі қандай? Бұл электр станцияларының ең ірілері әлемнің қай жерінде орналасқан?
Ядролық энергетиканың тарихы мен ерекшеліктері
«Энергия – бәрінің басы» - 21 ғасырдың объективті шындығын ескере отырып, белгілі мақалды осылай қайталауға болады. Технологиялық прогрестің әрбір жаңа раундымен адамзат оның өсіп келе жатқан көлемін қажет етеді. Бүгінгі таңда «бейбіт атомның» энергиясы тек энергетика саласында ғана емес, экономика мен өндірісте белсенді түрде пайдаланылады.
Атом электр станциялары деп аталатын (өте қарапайым принцип бойынша жұмыс істейтін) өндіретін электр энергиясы өнеркәсіпте, ғарышты игеруде, медицинада және ауыл шаруашылығында кеңінен қолданылады.
Ядролық энергетика – атомның кинетикалық энергиясынан жылу мен электр энергиясын алатын ауыр өнеркәсіп саласы.
Олар қашан пайда болдыалғашқы атом электр станциялары? Кеңес ғалымдары мұндай электр станцияларының жұмыс істеу принципін сонау 40-жылдары зерттеген. Айтпақшы, олар сонымен қатар бірінші атом бомбасын ойлап тапты. Осылайша, атом әрі «бейбіт» әрі өлімші болды.
1948 жылы И. В. Курчатов Кеңес үкіметіне атом энергиясын өндіру бойынша тікелей жұмысты жүргізуді бастауды ұсынды. Екі жылдан кейін Кеңес Одағында (Калуга облысы Обнинск қаласында) планетадағы ең бірінші атом электр станциясының құрылысы басталды.
Барлық атом электр станцияларының жұмыс істеу принципі ұқсас және оны түсіну мүлде қиын емес. Бұл әрі қарай талқыланады.
АЭС: жұмыс принципі (фото және сипаттама)
Кез келген атом электр станциясының жұмысы атом ядросының ыдырауы кезінде болатын күшті реакцияға негізделген. Бұл процеске көбінесе уран-235 немесе плутоний атомдары қатысады. Атомдардың ядросы оларға сырттан енетін нейтронды бөледі. Бұл жағдайда жаңа нейтрондар, сондай-ақ үлкен кинетикалық энергияға ие бөліну фрагменттері пайда болады. Дәл осы энергия кез келген атом электр станциясының негізгі және негізгі өнімі болып табылады
Атом электр станциясының реакторының жұмыс істеу принципін осылай сипаттауға болады. Келесі фотода оның ішкі көрінісін көруге болады.
Ядролық реакторлардың үш негізгі түрі бар:
- жоғары қуатты арна реакторы (қысқартылған RBMK);
- қысымдағы су реакторы (VVER);
- жылдам нейтронды реактор (FN).
Атом электр станцияларының жұмыс істеу принципін тұтастай бөлек сипаттаған жөн. Оның қалай жұмыс істейтіні талқыланады.келесі мақалада.
АЭС жұмыс принципі (диаграмма)
Атом электр станциясы белгілі бір жағдайларда және қатаң белгіленген режимдерде жұмыс істейді. Атом электр станциясының құрылымына ядролық реактордан (бір немесе бірнеше) басқа басқа жүйелер, арнайы қондырғылар және жоғары білікті қызметкерлер кіреді. Атом электр станцияларының жұмыс істеу принципі қандай? Оны келесідей қысқаша сипаттауға болады.
Кез келген атом электр станциясының негізгі элементі - ядролық реактор, онда барлық негізгі процестер жүреді. Реакторда не болатыны туралы алдыңғы бөлімде жазғанбыз. Кішкентай қара түйіршіктер түріндегі ядролық отын (көбінесе уран) осы үлкен қазанға құйылады.
Ядролық реакторда жүретін реакциялар кезінде бөлінетін энергия жылуға айналады және салқындатқышқа (әдетте су) беріледі. Айта кету керек, бұл процесс кезінде салқындатқыш белгілі бір сәулелену дозасын алады.
Одан әрі салқындатқыштың жылуы кәдімгі суға (арнайы құрылғылар – жылу алмастырғыштар арқылы) беріледі, нәтижесінде қайнатады. Алынған су буы турбинаны қозғалысқа келтіреді. Соңғысына электр энергиясын өндіретін генератор қосылған.
Осылайша, атом электр стансасының жұмыс істеу принципі бойынша бұл сол ЖЭС. Жалғыз айырмашылық будың қалай өндірілетінінде.
Атом энергиясының географиясы
Атом энергиясын өндіру бойынша алдыңғы бестікке мыналар кіреді:
- АҚШ.
- Франция.
- Жапония.
- Ресей.
- Оңтүстік Корея.
Сонымен бірге, Америка Құрама Штаттары жылына шамамен 864 млрд кВт/сағ өндіріп, дүние жүзіндегі электр энергиясының 20%-на дейін өндіреді.
Жалпы дүние жүзінде 31 мемлекет атом электр станцияларын пайдаланады. Планетаның барлық континенттерінен тек екеуі ғана (Антарктида мен Австралия) ядролық энергиядан толығымен бос.
Бүгінде әлемде 388 ядролық реактор жұмыс істейді. Рас, оның 45-і бір жарым жылдан бері электр қуатын өндірмеген. Ядролық реакторлардың көпшілігі Жапония мен АҚШ-та орналасқан. Олардың толық географиясы келесі картада көрсетілген. Жұмыс істеп тұрған ядролық реакторлары бар елдер жасыл түспен белгіленген, олардың белгілі бір штаттағы жалпы саны да көрсетілген.
Әртүрлі елдерде атом энергетикасының дамуы
Жалпы 2014 жылғы жағдай бойынша атом энергетикасының дамуында жалпы құлдырау байқалды. Жаңа ядролық реакторларды салу бойынша көшбасшылар үш мемлекет: Ресей, Үндістан және Қытай. Сонымен қатар, атом электр станциясы жоқ бірқатар мемлекеттер жақын арада оларды салуды жоспарлап отыр. Олардың қатарында Қазақстан, Моңғолия, Индонезия, Сауд Арабиясы және Солтүстік Африканың бірқатар елдері бар.
Екінші жағынан, бірқатар мемлекеттер атом электр станцияларының санын біртіндеп қысқартуға кірісті. Олардың қатарында Германия, Бельгия және Швейцария бар. Ал кейбір елдерде (Италия, Австрия, Дания, Уругвай) ядролық қуатқа заңнамалық деңгейде тыйым салынған.
Ядролық энергетиканың негізгі мәселелері
Атом энергетикасын дамытуға байланысты бір маңызды экологиялық проблема бар. Бұл қоршаған ортаның термиялық ластануы деп аталады. Осылайша, көптеген мамандардың пікірінше, атом электр станциялары бірдей қуаттылықтағы жылу электр станцияларына қарағанда көбірек жылу шығарады. Әсіресе биологиялық организмдердің тіршілік етуінің табиғи жағдайларын бұзатын және балықтың көптеген түрлерінің қырылуына әкелетін термалды судың ластануы ерекше қауіпті.
Ядролық энергетикаға қатысты тағы бір өзекті мәселе жалпы ядролық қауіпсіздікке қатысты. Адамзат алғаш рет 1986 жылғы Чернобыль апатынан кейін бұл мәселеге байыпты түрде ойланды. Чернобыль атом электр станциясының жұмыс істеу принципі басқа атом электр станцияларынан айтарлықтай ерекшеленбеді. Алайда бұл оны бүкіл Шығыс Еуропа үшін өте ауыр зардаптарға әкелген ауыр және ауыр апаттан құтқара алмады.
Сонымен қатар, ядролық энергияның қауіптілігі мүмкін техногендік апаттармен шектелмейді. Демек, ядролық қалдықтарды кәдеге жаратуда үлкен мәселелер туындайды.
Ядролық энергетиканың артықшылықтары
Дегенмен, атом энергетикасын дамытуды жақтаушылар атом электр станцияларының айқын артықшылықтарын да атайды. Осылайша, атап айтқанда, жақында Дүниежүзілік ядролық қауымдастық өте қызықты деректермен баяндамасын жариялады. Оның айтуынша, атом электр станцияларында бір гигаватт электр энергиясын өндіру кезінде адам шығыны дәстүрлі жылу электр станцияларына қарағанда 43 есе аз.
Басқа бірдей маңызды артықшылықтар бар. Атап айтқанда:
- арзан электр энергиясын өндіру;
- атом энергиясының экологиялық тазалығы (термалды судың ластануын қоспағанда);
- Атом электр станцияларының ірі отын көздеріне қатысты қатаң географиялық анықтамасының болмауы.
Қорытындының орнына
1950 жылы дүние жүзіндегі бірінші атом электр станциясы салынды. Атом электр станцияларының жұмыс істеу принципі нейтронның көмегімен атомның бөлінуі болып табылады. Бұл процесс орасан зор энергия бөледі.
Атом энергиясы адамзат үшін ерекше игілік сияқты. Алайда тарих мұның басқаша екенін дәлелдеді. Атап айтқанда, екі үлкен трагедия – 1986 жылғы кеңестік Чернобыль атом электр станциясындағы апат және 2011 жылғы Жапонияның Фукусима-1 электр станциясындағы апат «бейбіт» атомның қауіптілігін көрсетті. Ал бүгінде әлемнің көптеген елдері ядролық энергиядан ішінара немесе тіпті толық бас тарту туралы ойлана бастады.
