في منتصف القرن العشرين ، عملت أفضل العقول البشرية بجد في مهمتين في وقت واحد: إنشاء القنبلة الذرية ، وكذلك كيفية استخدام طاقة الذرة للأغراض السلمية. هكذا ظهرت أولى محطات الطاقة النووية في العالم. ما هو مبدأ تشغيل محطة الطاقة النووية؟ وأين توجد أكبر محطات الطاقة هذه في العالم؟
تاريخ وميزات الطاقة النووية
"الطاقة هي رأس كل شيء" - هكذا يمكنك إعادة صياغة مثل مشهور ، بالنظر إلى الحقائق الموضوعية للقرن الحادي والعشرين. مع كل جولة جديدة من التقدم التكنولوجي ، تحتاج البشرية إلى قدر متزايد منه. اليوم ، يتم استخدام طاقة "الذرة المسالمة" بنشاط في الاقتصاد والإنتاج ، وليس فقط في قطاع الطاقة.
الكهرباء المولدة من ما يسمى بمحطات الطاقة النووية (التي تعمل على مبدأ بسيط للغاية) تستخدم على نطاق واسع في الصناعة واستكشاف الفضاء والطب والزراعة.
الطاقة النووية هي فرع من فروع الصناعات الثقيلة التي تستخرج الحرارة والكهرباء من الطاقة الحركية للذرة.
متى ظهروامحطات الطاقة النووية الأولى؟ درس العلماء السوفييت مبدأ تشغيل محطات الطاقة هذه في الأربعينيات. بالمناسبة ، بالتوازي ، اخترعوا أيضًا القنبلة الذرية الأولى. وهكذا كانت الذرة "سلمية" وقاتلة.
في عام 1948 ، اقترح أ. في. كورتشاتوف أن تبدأ الحكومة السوفيتية في تنفيذ عمل مباشر لاستخراج الطاقة الذرية. بعد ذلك بعامين ، في الاتحاد السوفيتي (في مدينة أوبنينسك ، منطقة كالوغا) ، بدأ بناء أول محطة للطاقة النووية على هذا الكوكب.
مبدأ تشغيل جميع محطات الطاقة النووية مشابه ، وليس من الصعب فهمه على الإطلاق. سيتم مناقشة هذا أكثر.
NPP: مبدأ العملية (الصورة والوصف)
يعتمد عمل أي محطة للطاقة النووية على تفاعل قوي يحدث أثناء انشطار نواة الذرة. غالبًا ما تشارك ذرات اليورانيوم 235 أو البلوتونيوم في هذه العملية. تقسم نواة الذرات النيوترون الذي يدخلها من الخارج. في هذه الحالة ، يتم إنتاج نيوترونات جديدة ، وكذلك شظايا انشطار ، والتي لها طاقة حركية ضخمة. هذه الطاقة فقط هي المنتج الرئيسي والرئيسي لأي محطة للطاقة النووية
هكذا يمكنك وصف مبدأ تشغيل مفاعل محطة للطاقة النووية. في الصورة التالية تستطيع أن ترى كيف تبدو من الداخل.
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من المفاعلات النووية:
- مفاعل قناة عالية الطاقة (يُختصر بـ RBMK) ؛
- مفاعل ضغط الماء (VVER) ؛
- مفاعل نيوتروني سريع (FN).
بشكل منفصل ، يجدر وصف مبدأ تشغيل محطات الطاقة النووية ككل. كيف يعمل سيتم مناقشتها.في المقال التالي
مبدأ تشغيل NPP (رسم بياني)
محطة للطاقة النووية تعمل في ظل ظروف معينة وفي أوضاع محددة بدقة. بالإضافة إلى المفاعل النووي (واحد أو أكثر) ، يشمل هيكل محطة الطاقة النووية أنظمة أخرى ومنشآت خاصة وموظفين مؤهلين تأهيلاً عالياً. ما هو مبدأ تشغيل محطات الطاقة النووية؟ يمكن وصفها بإيجاز على النحو التالي.
العنصر الرئيسي في أي محطة للطاقة النووية هو المفاعل النووي ، حيث تتم جميع العمليات الرئيسية. كتبنا حول ما يحدث في المفاعل في القسم السابق. يتم تغذية الوقود النووي (غالبًا اليورانيوم) على شكل كريات سوداء صغيرة في هذا المرجل الضخم.
يتم تحويل الطاقة المنبعثة أثناء التفاعلات التي تحدث في مفاعل نووي إلى حرارة ونقلها إلى المبرد (الماء عادة). وتجدر الإشارة إلى أنه خلال هذه العملية يتلقى المبرد أيضًا جرعة معينة من الإشعاع.
علاوة على ذلك ، يتم نقل الحرارة من المبرد إلى الماء العادي (من خلال أجهزة خاصة - مبادلات حرارية) ، والتي تغلي نتيجة لذلك. يقود بخار الماء الناتج التوربين. مولد متصل بالاخير الذي يولد طاقة كهربائية
وهكذا ، وفقًا لمبدأ تشغيل محطة للطاقة النووية ، فهذه هي نفس محطة الطاقة الحرارية. الاختلاف الوحيد هو كيفية إنتاج البخار.
جغرافيا الطاقة النووية
الدول الخمس الأولى في إنتاج الطاقة النووية على النحو التالي:
- الولايات المتحدة.
- فرنسا.
- اليابان
- روسيا.
- كوريا الجنوبية.
في نفس الوقت ، تنتج الولايات المتحدة الأمريكية حوالي 864 مليار كيلوواط ساعة سنويًا ، وتنتج ما يصل إلى 20٪ من الكهرباء في العالم.
إجمالاً ، 31 دولة في العالم تشغل محطات طاقة نووية. من بين جميع قارات الكوكب ، هناك قارتان فقط (القارة القطبية الجنوبية وأستراليا) خالية تمامًا من الطاقة النووية.
اليوم هناك 388 مفاعل نووي عاملة في العالم. صحيح ، 45 منهم لم يولدوا الكهرباء منذ عام ونصف. تقع معظم المفاعلات النووية في اليابان والولايات المتحدة. يتم عرض جغرافيتهم الكاملة على الخريطة التالية. يتم تمييز البلدان التي لديها مفاعلات نووية عاملة باللون الأخضر ، كما يشار إلى العدد الإجمالي في دولة معينة.
تطوير الطاقة النووية في دول مختلفة
بشكل عام ، اعتبارًا من 2014 ، كان هناك انخفاض عام في تطوير الطاقة النووية. القادة في بناء مفاعلات نووية جديدة ثلاث دول: روسيا والهند والصين. بالإضافة إلى ذلك ، يخطط عدد من الدول التي ليس لديها محطات طاقة نووية لبنائها في المستقبل القريب. وتشمل هذه كازاخستان ومنغوليا وإندونيسيا والمملكة العربية السعودية وعدد من دول شمال إفريقيا.
من ناحية أخرى ، شرع عدد من الدول في تخفيض تدريجي في عدد محطات الطاقة النووية. وتشمل هذه ألمانيا وبلجيكا وسويسرا. وفي بعض الدول (إيطاليا ، النمسا ، الدنمارك ، أوروغواي) الطاقة النووية محظورة على المستوى التشريعي.
المشاكل الرئيسية للطاقة النووية
هناك مشكلة بيئية مهمة مرتبطة بتطوير الطاقة النووية. هذا هو ما يسمى بالتلوث الحراري للبيئة. وبالتالي ، وفقًا للعديد من الخبراء ، تصدر محطات الطاقة النووية حرارة أكثر من محطات الطاقة الحرارية التي لها نفس القدرة. يعد تلوث المياه الحرارية من الخطورة بشكل خاص ، والذي يخل بالظروف الطبيعية لحياة الكائنات الحية ويؤدي إلى موت العديد من أنواع الأسماك.
قضية أخرى ملتهبة تتعلق بالطاقة النووية تتعلق بالسلامة النووية بشكل عام. لأول مرة ، فكرت البشرية بجدية في هذه المشكلة بعد كارثة تشيرنوبيل في عام 1986. لم يكن مبدأ تشغيل محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية مختلفًا كثيرًا عن مبدأ محطات الطاقة النووية الأخرى. ومع ذلك ، فإن هذا لم ينقذها من حادث خطير وخطير ، مما ترتب عليه عواقب وخيمة للغاية على أوروبا الشرقية بأكملها.
علاوة على ذلك ، فإن خطر الطاقة النووية لا يقتصر على الحوادث المحتملة من صنع الإنسان. لذلك ، تنشأ مشاكل كبيرة مع التخلص من النفايات النووية.
مزايا الطاقة النووية
ومع ذلك ، فإن مؤيدي تطوير الطاقة النووية يذكرون أيضًا المزايا الواضحة لمحطات الطاقة النووية. وهكذا ، على وجه الخصوص ، نشرت الرابطة النووية العالمية تقريرها مؤخرًا ببيانات مثيرة جدًا للاهتمام. وبحسبه ، فإن عدد الإصابات البشرية المصاحبة لإنتاج واحد جيجاوات من الكهرباء في محطات الطاقة النووية هو 43 مرة أقل من محطات الطاقة الحرارية التقليدية.
هناك فوائد أخرى لا تقل أهمية. وهي:
- توليد الكهرباء الرخيص ؛
- النظافة البيئية للطاقة النووية (باستثناء تلوث المياه الحرارية) ؛
- عدم وجود مرجع جغرافي صارم لمحطات الطاقة النووية لمصادر الوقود الكبيرة.
بدلا من الاستنتاج
في عام 1950 ، تم بناء أول محطة للطاقة النووية في العالم. مبدأ تشغيل محطات الطاقة النووية هو انشطار ذرة بمساعدة نيوترون. تطلق هذه العملية كمية هائلة من الطاقة.
يبدو أن الطاقة النووية نعمة استثنائية للبشرية. ومع ذلك ، فقد أثبت التاريخ خلاف ذلك. على وجه الخصوص ، اثنتان من المأساة الكبرى - الحادث الذي وقع في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية السوفيتية في عام 1986 وحادث محطة الطاقة اليابانية فوكوشيما - 1 في عام 2011 - أظهرتا الخطر الذي تشكله الذرة "السلمية". وبدأت العديد من دول العالم اليوم تفكر في الرفض الجزئي أو حتى الكامل للطاقة النووية.
