โรงไฟฟ้านิวเคลียร์: อุปกรณ์และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

NPP: จากอดีตถึงปัจจุบัน

โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์เป็นองค์กรที่มีการรวมกันของอุปกรณ์และสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการสร้างพลังงานไฟฟ้า ความจำเพาะของการติดตั้งนี้อยู่ในวิธีการรับความร้อน อุณหภูมิที่ใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นในกระบวนการสลายตัวของอะตอม

บทบาทของเชื้อเพลิงสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นั้นมักจะทำโดยยูเรเนียมด้วยจำนวน 235 (235U) แม่นยำเพราะองค์ประกอบกัมมันตภาพรังสีสามารถรองรับปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ได้จึงถูกใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และใช้ในอาวุธนิวเคลียร์ด้วย

ประเทศที่มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นจำนวนมากที่สุด

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก

ปัจจุบันมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 192 แห่งใน 31 ประเทศทั่วโลกโดยใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ 451 เครื่องมีกำลังการผลิตรวม 394 GW โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ส่วนใหญ่ตั้งอยู่ในยุโรปอเมริกาเหนือเอเชียตะวันออกไกลและดินแดนของอดีตสหภาพโซเวียตในขณะที่ในแอฟริกานั้นแทบจะไม่มีเลยและในออสเตรเลียและโอเชียเนียก็ไม่มีเลย เครื่องปฏิกรณ์ 41 เครื่องไม่ผลิตไฟฟ้าจาก 1.5 ถึง 20 ปีและ 40 แห่งอยู่ในญี่ปุ่น

ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมามี 47 หน่วยพลังงานที่ได้รับมอบหมายในโลกเกือบทั้งหมดตั้งอยู่ในเอเชีย (26 แห่งในจีน) หรือในยุโรปตะวันออก เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สองในสามที่กำลังก่อสร้างอยู่ในประเทศจีนอินเดียและรัสเซีย ประเทศจีนกำลังดำเนินการโครงการที่มีความทะเยอทะยานมากที่สุดสำหรับการสร้าง NPP ใหม่ ๆ อีกประมาณสิบประเทศทั่วโลกกำลังสร้าง NPP หรือกำลังพัฒนาโครงการเพื่อการก่อสร้าง

นอกจากสหรัฐอเมริการายการของประเทศที่ก้าวหน้าที่สุดในด้านพลังงานนิวเคลียร์รวมถึง:

• ฝรั่งเศส;
• ประเทศญี่ปุ่น
• รัสเซีย
• เกาหลีใต้

ในปี 2550 รัสเซียเริ่มสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ลอยน้ำแห่งแรกของโลกทำให้สามารถแก้ไขปัญหาการขาดแคลนพลังงานในพื้นที่ชายฝั่งทะเลที่ห่างไกลของประเทศ^[12]. การก่อสร้างต้องเผชิญกับความล่าช้า ตามการประมาณการต่าง ๆ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบลอยแรกจะทำงานในปี 2561-2562

หลายประเทศรวมถึงสหรัฐอเมริกาญี่ปุ่นเกาหลีใต้รัสเซียอาร์เจนติน่ากำลังพัฒนาโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ขนาดเล็กด้วยกำลังการผลิตประมาณ 10-20 เมกะวัตต์สำหรับวัตถุประสงค์ของความร้อนและพลังงานของอุตสาหกรรมแต่ละแห่งคอมเพล็กซ์ที่อยู่อาศัยและในอนาคต - บ้านเดี่ยว สันนิษฐานว่าสามารถสร้างเครื่องปฏิกรณ์ขนาดเล็ก (ดูตัวอย่าง Hyperion NPP) โดยใช้เทคโนโลยีที่ปลอดภัยซึ่งลดความเป็นไปได้ที่จะรั่วไหลของสารนิวเคลียร์ซ้ำ ๆ^[13]. การก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์ CAREM25 ขนาดเล็กหนึ่งเครื่องกำลังดำเนินการในอาร์เจนตินา ประสบการณ์ครั้งแรกของการใช้โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ขนาดเล็กได้รับจาก USSR (Bilibino NPP)

หลักการทำงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์นั้นขึ้นอยู่กับการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (บางครั้งเรียกว่าปรมาณู) - การออกแบบเป็นกลุ่มพิเศษซึ่งการแยกอะตอมเกิดขึ้นเมื่อปล่อยพลังงาน

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มีหลายประเภท:

1. PHWR (หรือเรียกอีกอย่างว่า "เครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันสูง") ใช้เป็นหลักในแคนาดาและในเมืองอินเดีย มันขึ้นอยู่กับน้ำสูตรซึ่งเป็น D2O มันทำหน้าที่ของตัวหล่อเย็นและตัวหน่วงนิวตรอน ประสิทธิภาพใกล้ถึง 29%;
2. VVER (เครื่องปฏิกรณ์พลังงานน้ำระบายความร้อนด้วย) ในปัจจุบัน WWER ดำเนินการเฉพาะใน CIS โดยเฉพาะรุ่น VVER-100 เครื่องปฏิกรณ์มีประสิทธิภาพ 33%;
3. GCR, AGR (น้ำกราไฟท์) ของเหลวที่อยู่ในเครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวทำหน้าที่เป็นสารหล่อเย็น ในการออกแบบนี้ตัวควบคุมนิวตรอนเป็นกราไฟท์จึงเป็นชื่อ ประสิทธิภาพประมาณ 40%

ตามหลักการของอุปกรณ์เครื่องปฏิกรณ์จะแบ่งออกเป็น:

• PWR (เครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันสูง) - ได้รับการออกแบบเพื่อให้น้ำภายใต้ความดันบางอย่างช้าลงปฏิกิริยาและให้ความร้อน;
• BWR (ออกแบบในลักษณะที่ไอน้ำและน้ำอยู่ในส่วนหลักของอุปกรณ์โดยไม่มีวงจรน้ำ);
• RBMK (เครื่องปฏิกรณ์แบบแชนเนลมีความจุขนาดใหญ่เป็นพิเศษ);
• BN (ระบบทำงานเนื่องจากการแลกเปลี่ยนนิวตรอนอย่างรวดเร็ว)

โครงสร้างและโครงสร้างของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทำงานอย่างไร

อุปกรณ์ NPP

โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ทั่วไปประกอบด้วยบล็อกซึ่งแต่ละแห่งจะถูกวางไว้ในอุปกรณ์ทางเทคนิคต่างๆ ที่สำคัญที่สุดของหน่วยเหล่านี้คือความซับซ้อนด้วยห้องโถงเครื่องปฏิกรณ์เพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานของ NPP ทั้งหมด ประกอบด้วยอุปกรณ์ต่อไปนี้:

• เครื่องปฏิกรณ์;
• อ่าง (มันถูกเก็บไว้ในเชื้อเพลิงนิวเคลียร์);
• เครื่องบรรจุน้ำมันเชื้อเพลิง;
• ห้องควบคุม (แผงควบคุมในบล็อกด้วยความช่วยเหลือของมันผู้ประกอบการสามารถสังเกตเห็นกระบวนการของการแยกนิวเคลียร์)

อาคารหลังนี้มีโถงทางเดิน มันติดตั้งเครื่องกำเนิดไอน้ำและเป็นกังหันหลัก ทันทีหลังพวกเขาเป็นตัวเก็บประจุเช่นเดียวกับสายส่งไฟฟ้าที่ขยายเกินขอบเขตของดินแดน

เหนือสิ่งอื่นใดมีหน่วยที่มีสระว่ายน้ำสำหรับเชื้อเพลิงใช้แล้วและหน่วยพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อระบายความร้อน (เรียกว่าหอทำความเย็น) นอกจากนี้ยังใช้สระสเปรย์และอ่างเก็บน้ำธรรมชาติเพื่อระบายความร้อน

หลักการทำงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

ที่ NPP ทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้นมีการแปลงพลังงานไฟฟ้า 3 ขั้นตอน:

• นิวเคลียร์กับการเปลี่ยนผ่านไปเป็นความร้อน
• ความร้อนเปลี่ยนเป็นเชิงกล
• เชิงกล, แปลงเป็นไฟฟ้า

ยูเรเนียมยอมแพ้นิวตรอนทำให้เกิดการปลดปล่อยความร้อนในปริมาณมาก น้ำร้อนจากเครื่องปฏิกรณ์จะถูกสูบผ่านเครื่องสูบน้ำผ่านเครื่องกำเนิดไอน้ำซึ่งจะให้ความร้อนและกลับไปที่เครื่องปฏิกรณ์อีกครั้ง เนื่องจากน้ำนี้อยู่ภายใต้แรงดันสูงจึงยังคงอยู่ในสถานะของเหลว (ในเครื่องปฏิกรณ์ VVER สมัยใหม่ประมาณ 160 บรรยากาศที่ ~ 330 ° C^[7]) ในเครื่องกำเนิดไอน้ำความร้อนนี้จะถูกถ่ายโอนไปยังน้ำในวงจรทุติยภูมิซึ่งอยู่ภายใต้ความดันที่ต่ำกว่ามาก (ครึ่งหนึ่งของความดันของวงจรหลักและน้อยกว่า) ดังนั้นมันจึงเดือด ไอน้ำที่เกิดขึ้นจะเข้าสู่กังหันไอน้ำซึ่งหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและจากนั้นเข้าไปในคอนเดนเซอร์ที่ไอน้ำเย็นตัวมันจะควบแน่นและเข้าสู่เครื่องกำเนิดไอน้ำอีกครั้ง คอนเดนเซอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำจากแหล่งน้ำเปิดภายนอก (ตัวอย่างเช่นบ่อน้ำหล่อเย็น)

ทั้งวงจรแรกและวงจรที่สองถูกปิดซึ่งช่วยลดโอกาสการรั่วไหลของรังสี ขนาดของโครงสร้างวงจรหลักจะลดลงซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงจากการแผ่รังสี กังหันไอน้ำและคอนเดนเซอร์ไม่ทำงานกับน้ำของวงจรหลักซึ่งอำนวยความสะดวกในการซ่อมแซมและลดปริมาณของกากกัมมันตภาพรังสีในระหว่างการรื้อของสถานี

กลไกการป้องกัน NPP

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทุกแห่งจำเป็นต้องติดตั้งระบบรักษาความปลอดภัยแบบรวมเช่น:

• การโลคัลไลซ์เซชั่น - จำกัด การแพร่กระจายของสารอันตรายในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุทำให้มีการปล่อยรังสี
• การจัดหา - ให้บริการพลังงานจำนวนหนึ่งสำหรับการทำงานที่เสถียรของระบบ
• ผู้จัดการ - ทำหน้าที่เพื่อให้แน่ใจว่าระบบป้องกันทั้งหมดทำงานได้ตามปกติ

นอกจากนี้เครื่องปฏิกรณ์อาจมีปัญหาในกรณีฉุกเฉิน ในกรณีนี้การป้องกันอัตโนมัติจะขัดขวางปฏิกิริยาลูกโซ่หากอุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์ยังคงเพิ่มขึ้น มาตรการนี้จะต้องมีการฟื้นฟูอย่างจริงจังเพื่อนำเครื่องปฏิกรณ์กลับมาทำงานอีกครั้ง

หลังจากเกิดอุบัติเหตุที่อันตรายที่เชอร์โนปิล NPP สาเหตุที่กลายเป็นรูปแบบของเครื่องปฏิกรณ์ที่ไม่สมบูรณ์พวกเขาเริ่มให้ความสนใจกับมาตรการป้องกันมากขึ้นและดำเนินงานออกแบบเพื่อให้มั่นใจว่าเครื่องปฏิกรณ์มีความน่าเชื่อถือมากขึ้น

หายนะในศตวรรษที่ XXI และผลที่ตามมา

"Fukushima-1"

ในเดือนมีนาคม 2554 ภาคตะวันออกเฉียงเหนือของญี่ปุ่นได้รับผลกระทบจากแผ่นดินไหวที่ทำให้เกิดสึนามิซึ่งในที่สุดก็สร้างความเสียหายให้กับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ 4 แห่งจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟูกุชิมะ -1 ใน 4 แห่ง

น้อยกว่าสองปีหลังจากโศกนาฏกรรมผู้เสียชีวิตอย่างเป็นทางการในการแข่งขันเกิน 1,500 คนในขณะที่ 20,000 คนยังคงไม่ได้รับการช่วยเหลือและประชาชนอีก 300,000 คนถูกบังคับให้ออกจากบ้าน

มีผู้ที่ตกเป็นเหยื่อซึ่งไม่สามารถออกจากที่เกิดเหตุได้เนื่องจากรังสีปริมาณมหาศาล มีการจัดระเบียบการอพยพทันทีสำหรับพวกเขาใช้เวลา 2 วัน

อย่างไรก็ตามทุกปีวิธีการป้องกันอุบัติเหตุที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์รวมถึงการปรับปรุงสถานการณ์ฉุกเฉินให้เป็นกลาง - วิทยาศาสตร์กำลังก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตามในอนาคตจะกลายเป็นความมั่งคั่งทางเลือกอย่างชัดเจนในการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยเฉพาะอย่างยิ่งมันเป็นเหตุผลที่คาดว่าการเกิดขึ้นของเซลล์สุริยะวงโคจรขนาดยักษ์ใน 10 ปีข้างหน้าซึ่งค่อนข้างประสบความสำเร็จในสภาพไร้น้ำหนักเช่นเดียวกับเทคโนโลยีอื่น ๆ

ดูวิดีโอ: ผลกระทบนวเคลยรฟกชมะ กรนพซพบพช-ไสเดอนกลายพนธ (เมษายน 2024).