A mitjans del segle XX, les millors ments de la humanitat van treballar dur en dues tasques alhora: en la creació d'una bomba atòmica i també en com utilitzar l'energia de l'àtom amb finalitats pacífices. Així va aparèixer les primeres centrals nuclears del món. Quin és el principi de funcionament d'una central nuclear? I on del món es troben les centrals elèctriques més grans?
Història i característiques de l'energia nuclear
"L'energia és el cap de tot": així es pot parafrasejar un proverbi conegut, tenint en compte les realitats objectives del segle XXI. Amb cada nova ronda de progrés tecnològic, la humanitat en necessita cada cop més. Avui, l'energia de l'"àtom pacífic" s'utilitza activament en l'economia i la producció, i no només en el sector energètic.
L'electricitat generada per les anomenades centrals nuclears (que funcionen amb un principi molt senzill) s'utilitza àmpliament a la indústria, l'exploració espacial, la medicina i l'agricultura.
L'energia nuclear és una branca de la indústria pesant que extreu calor i electricitat de l'energia cinètica de l'àtom.
Quan van aparèixer?les primeres centrals nuclears? Els científics soviètics van estudiar el principi de funcionament d'aquestes centrals elèctriques als anys 40. Per cert, en paral·lel també van inventar la primera bomba atòmica. Per tant, l'àtom era alhora "pacífico" i mortal.
El 1948, I. V. Kurtxatov va suggerir que el govern soviètic comencés a dur a terme un treball directe sobre l'extracció d'energia atòmica. Dos anys més tard, a la Unió Soviètica (a la ciutat d'Obninsk, regió de Kaluga), va començar la construcció de la primera central nuclear del planeta.
El principi de funcionament de totes les centrals nuclears és similar, i no és gens difícil d'entendre. Això es discutirà més endavant.
NPP: principi de funcionament (foto i descripció)
El treball de qualsevol central nuclear es basa en una poderosa reacció que es produeix durant la fissió del nucli d'un àtom. Els àtoms d'urani-235 o de plutoni participen amb més freqüència en aquest procés. El nucli dels àtoms divideix el neutró que hi entra des de l'exterior. En aquest cas, es produeixen nous neutrons, així com fragments de fissió, que tenen una gran energia cinètica. Només aquesta energia és el producte principal i clau de qualsevol central nuclear
Així és com podeu descriure el principi de funcionament d'un reactor de central nuclear. A la següent foto podeu veure com es veu des de dins.
Hi ha tres tipus principals de reactors nuclears:
- reactor de canal d' alta potència (abreujat com a RBMK);
- reactor d'aigua a pressió (VVER);
- reactor de neutrons ràpids (FN).
Per separat, val la pena descriure el principi de funcionament de les centrals nuclears en conjunt. Es comentarà com funciona.al següent article.
Principi de funcionament de la NPP (diagrama)
La central nuclear funciona sota determinades condicions i en modes estrictament definits. A més d'un reactor nuclear (un o més), l'estructura d'una central nuclear inclou altres sistemes, instal·lacions especials i personal altament qualificat. Quin és el principi de funcionament de les centrals nuclears? Es pot descriure breument de la següent manera.
L'element principal de qualsevol central nuclear és un reactor nuclear, en el qual tenen lloc tots els processos principals. Vam escriure sobre el que passa al reactor a l'apartat anterior. En aquest calder enorme s'introdueix combustible nuclear (normalment la majoria de les vegades urani) en forma de petites perles negres.
L'energia alliberada durant les reaccions que tenen lloc en un reactor nuclear es converteix en calor i es transfereix al refrigerant (normalment aigua). Cal tenir en compte que durant aquest procés el refrigerant també rep una determinada dosi de radiació.
A més, la calor del refrigerant es transfereix a l'aigua normal (mitjançant dispositius especials: intercanviadors de calor), que bull com a resultat. El vapor d'aigua resultant impulsa la turbina. A aquest últim hi ha connectat un generador, que genera energia elèctrica.
Així, segons el principi de funcionament d'una central nuclear, aquesta és la mateixa central tèrmica. L'única diferència és com es produeix el vapor.
Geografia de l'energia nuclear
Els cinc països principals en la producció d'energia nuclear són els següents:
- EUA.
- França.
- Japó.
- Rússia.
- Corea del Sud.
Al mateix temps, els Estats Units d'Amèrica, que generen uns 864.000 milions de kWh anuals, produeixen fins a un 20% de l'electricitat mundial.
En total, 31 estats del món operen centrals nuclears. De tots els continents del planeta, només dos (Antàrtida i Austràlia) estan completament lliures d'energia nuclear.
Avui, hi ha 388 reactors nuclears en funcionament al món. És cert que 45 d'ells fa un any i mig que no generen electricitat. La majoria dels reactors nuclears es troben al Japó i als Estats Units. La seva geografia completa es presenta al mapa següent. Els països amb reactors nuclears en funcionament estan marcats en verd, també s'indica el seu nombre total en un estat concret.
Desenvolupament de l'energia nuclear a diferents països
En general, a partir del 2014, hi ha hagut un descens general en el desenvolupament de l'energia nuclear. Els líders en la construcció de nous reactors nuclears són tres països: Rússia, l'Índia i la Xina. A més, una sèrie d'estats que no tenen centrals nuclears tenen previst construir-les en un futur proper. Aquests inclouen Kazakhstan, Mongòlia, Indonèsia, l'Aràbia Saudita i diversos països del nord d'Àfrica.
D' altra banda, diversos estats s'han embarcat en una reducció gradual del nombre de centrals nuclears. Aquests inclouen Alemanya, Bèlgica i Suïssa. I en alguns països (Itàlia, Àustria, Dinamarca, Uruguai) l'energia nuclear està prohibida a nivell legislatiu.
Principals problemes de l'energia nuclear
Hi ha un problema ambiental important associat al desenvolupament de l'energia nuclear. Aquesta és l'anomenada contaminació tèrmica del medi ambient. Així, segons molts experts, les centrals nuclears emeten més calor que les centrals tèrmiques de la mateixa capacitat. Especialment perillosa és la contaminació de l'aigua termal, que altera les condicions naturals de vida dels organismes biològics i provoca la mort de moltes espècies de peixos.
Un altre tema candent relacionat amb l'energia nuclear es refereix a la seguretat nuclear en general. Per primera vegada, la humanitat va pensar seriosament en aquest problema després del desastre de Txernòbil el 1986. El principi de funcionament de la central nuclear de Txernòbil no era gaire diferent del d' altres centrals nuclears. Tanmateix, això no la va salvar d'un accident greu i greu, que va comportar conseqüències molt greus per a tota l'Europa de l'Est.
A més, el perill de l'energia nuclear no es limita als possibles accidents provocats per l'home. Per tant, sorgeixen grans problemes amb l'eliminació de residus nuclears.
Avantatges de l'energia nuclear
No obstant això, els partidaris del desenvolupament de l'energia nuclear també anomenen els clars avantatges de les centrals nuclears. Així, en concret, l'Associació Nuclear Mundial ha publicat recentment el seu informe amb dades molt interessants. Segons ell, el nombre de víctimes humanes que acompanya la producció d'un gigawatt d'electricitat a les centrals nuclears és 43 vegades menor que a les centrals tèrmiques tradicionals.
Hi ha altres avantatges igualment importants. És a dir:
- generació d'electricitat barata;
- neteja ambiental de l'energia nuclear (a excepció de la contaminació de l'aigua termal);
- manca de referència geogràfica estricta de les centrals nuclears a grans fonts de combustible.
En lloc d'una conclusió
L'any 1950 es va construir la primera central nuclear del món. El principi de funcionament de les centrals nuclears és la fissió d'un àtom amb l'ajuda d'un neutró. Aquest procés allibera una quantitat enorme d'energia.
Sembla que l'energia nuclear és un benefici excepcional per a la humanitat. Tanmateix, la història ha demostrat el contrari. En concret, dues grans tragèdies -l'accident a la central nuclear soviètica de Txernòbil el 1986 i l'accident a la central elèctrica japonesa Fukushima-1 el 2011- van demostrar el perill que suposa l'àtom "pacífic". I molts països del món d'avui van començar a pensar en el rebuig parcial o fins i tot complet de l'energia nuclear.
