В середине ХХ века лучшие умы человечества упорно трудились сразу над двумя задачами: над созданием атомной бомбы, а также над тем, как можно использовать энергию атома в мирных целях. Так появились первые в мире В чем заключается принцип работы АЭС? И где в мире расположены крупнейшие из этих электростанций?
История и особенности ядерной энергетики
"Энергия - всему голова" - именно так можно перефразировать известную пословицу, учитывая объективные реалии XXI века. С каждым новым витком технического прогресса человечеству необходимо всё большее ее количество. Сегодня энергия "мирного атома" активно используется в экономике и производстве, и не только в энергетике.
Электроэнергия, производимая на так называемых АЭС (принцип работы которых весьма прост по своей сути), широко используется в промышленности, освоении космоса, медицине и сельском хозяйстве.
Ядерной энергетикой называется отрасль тяжелой промышленности, извлекающая тепловую и электроэнергию из кинетической энергии атома.
Когда же появились первые АЭС? Принцип работы подобных электростанций советские ученые изучали еще в 40-х годах. Кстати, параллельно они же изобретали и первую атомную бомбу. Таким образом, атом был одновременно и "мирным", и смертельным.
В 1948 году И. В. Курчатов предложил советскому правительству начать проводить непосредственные работы по извлечению атомной энергии. Двумя годами позже в Советском Союзе (в городе Обнинске Калужской области) начинается строительство самой первой на планете АЭС.
Принцип работы всех схож, а разобраться в нем совсем не трудно. Об этом пойдет речь далее.
АЭС: принцип работы (фото и описание)
В основе работы любой лежит мощная реакция, которая возникает при делении ядра атома. В этом процессе чаще всего участвуют атомы урана-235 или же плутония. Ядро атомов делит нейтрон, попадающий в них извне. При этом возникают новые нейтроны, а также осколки деления, которые имеют огромную кинетическую энергию. Как раз эта энергия и выступает главным и ключевым продуктом деятельности любой атомной станции
Так можно описать принцип работы реактора АЭС. На следующем фото вы можете посмотреть, как он выглядит изнутри.
Выделяют три основных типа ядерных реакторов:
- канальный реактор высокой мощности (сокращенно - РБМК);
- водно-водяной реактор (ВВЭР);
- реактор на быстрых нейтронах (БН).
Отдельно стоит описать принцип работы АЭС в целом. О том, как она работает, речь пойдет в следующей статье.
Принцип работы АЭС (схема)
Работает в определенных условиях и в строго заданных режимах. Кроме (одного или нескольких), в структуру АЭС входят и прочие системы, специальные сооружения и высококвалифицированный персонал. В чем же заключается принцип работы АЭС? Кратко его можно описать следующим образом.
Главный элемент любой АЭС - это ядерный реактор, в котором происходят все основные процессы. О том, что происходит в реакторе, мы писали в предыдущем разделе. (как правило, чаще всего это уран) в виде небольших черных таблеток подается в этот огромный котел.
Энергия, выделяемая во время реакций, происходящих в атомном реакторе, преобразуется в тепло и передается теплоносителю (как правило, это вода). Стоит отметить, что теплоноситель при этом процессе получает и некоторую дозу радиации.
Далее тепло из теплоносителя передается обычной воде (посредством специальных устройств - теплообменников), которая в результате этого закипает. Водяной пар, который при этом образуется, вращает турбину. К последней подсоединен генератор, который и генерирует электрическую энергию.
Таким образом, по принципу действия АЭС - это та же тепловая электростанция. Разница лишь в том, каким способом образуется пар.
География ядерной энергетики
Первая пятерка стран по производству атомной энергии выглядит следующим образом:
- Франция.
- Япония.
- Россия.
- Южная Корея.
При этом Соединенные Штаты Америки, вырабатывая в год около 864 миллиардов кВт*час, производят до 20 % всей электроэнергии планеты.
Всего в мире 31 государство эксплуатирует атомные электростанции. Из всех континентов планеты лишь два (Антарктида и Австралия) полностью свободны от атомной энергетики.
На сегодняшний день в мире функционирует 388 ядерных реакторов. Правда, 45 из них уже полтора года не вырабатывали электроэнергию. Большая часть ядерных реакторов расположена в Японии и в США. Полная их география представлена на следующей карте. Зеленым цветом обозначены страны с действующими ядерными реакторами, указано также их общее количество в конкретном государстве.
Развитие ядерной энергетики в разных странах
В целом, по состоянию на 2014 год в развитии ядерной энергетики наблюдается общий спад. Лидерами по строительству новых атомных реакторов являются три страны: это Россия, Индия и Китай. Кроме этого, ряд государств, не имеющих атомных электростанций, планируют построить их в ближайшее время. К таковым можно отнести Казахстан, Монголию, Индонезию, Саудовскую Аравию и ряд стран Северной Африки.
С другой стороны, ряд государств взяли курс на постепенное сокращение числа атомных электростанций. К таким относится Германия, Бельгия и Швейцария. А в некоторых странах (Италия, Австрия, Дания, Уругвай) ядерная энергетика запрещена на законодательном уровне.
Основные проблемы ядерной энергетики
С развитием ядерной энергетики связана одна существенная экологическая проблема. Это так называемое окружающей среды. Так, по мнению многих экспертов, АЭС выделяют больше тепла, нежели такие же по мощности тепловые электростанции. Особо опасно тепловое загрязнение вод, которое нарушает жизни биологических организмов и приводит к гибели многих видов рыб.
Другая острая проблема, связанная с атомной энергетикой, касается ядерной безопасности в целом. Впервые человечество всерьез задумалось об этой проблеме после Чернобыльской катастрофы 1986 года. Принцип работы Чернобыльской АЭС мало чем отличался от такового других атомных электростанций. Однако это не спасло её от крупной и серьезной аварии, повлекшей за собой очень серьезные последствия для всей Восточной Европы.
Причем опасность ядерной энергетики не ограничивается лишь возможными техногенными авариями. Так, большие проблемы возникают с утилизацией ядерных отходов.
Преимущества атомной энергетики
Тем не менее сторонники развития ядерной энергетики называют и явные преимущества работы атомных электростанций. Так, в частности, Всемирная ядерная ассоциация недавно опубликовала свой отчет с весьма интересными данными. Согласно ему, количество человеческих жертв, сопровождающих производство одного гигаватта электроэнергии на АЭС, в 43 раза меньше, чем на традиционных тепловых электростанциях.
Есть и другие, не менее важные, преимущества. А именно:
- дешевизна производства электроэнергии;
- экологическая чистота атомной энергетики (за исключением лишь теплового загрязнения вод);
- отсутствие строгой географической привязки атомных электростанций к крупным источникам топлива.
Вместо заключения
В 1950 году была построена первая в мире АЭС. Принцип работы атомных электростанций заключается в делении атома с помощью нейтрона. В результате этого процесса высвобождается колоссальный объем энергии.
Казалось бы, атомная энергетика - это исключительное благо для человечества. Однако история доказала обратное. В частности, две крупные трагедии - авария на советской Чернобыльской АЭС в 1986 году и авария на японской электростанции Фукусима-1 в 2011 году - продемонстрировали опасность, которую несет в себе "мирный" атом. И многие страны мира сегодня начали задумываться о частичном или даже полном отказе от ядерной энергетики.
Плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС) – проект по производству серии транспортабельных атомных электростанций малой мощности. Разработкой установок занимается госкорпорация «Росатом» при взаимодействии с ОАО «Малая энергетика», ОАО «Балтийский завод» и рядом других предприятий. Плавучая атомная станция под названием «Академик Ломоносов » является первой подобной установкой во всем мире. Энергоблок станции будет подготовлен к транспортировке и началу функционирования к сентябрю 2016 года. После этого пройдут первые испытания работы установки.
Характеристики и предназначение ПАТЭС
Энергетическая установка станции обладает тепловой мощностью 140 гигакалорий в час, максимальной электромощностью 80 мегаватт и состоит из двух реакторов КЛТ-40С. Создателем и производителем реакторных установок суммарной мощностью 300 МВт является конструкторское бюро имени И.И. Африкантова. Основой станции является несудоходное судно с гладкой палубой, на котором располагаются реакторы и прочие конструктивные элементы. Протяженность судна составляет 144 метра, ширина – 30 метров, водоизмещение достигает объема 21,5 тысячи тонн.
Плавучая АЭС была разработана на базе серийной энергоустановки атомных ледоколов, эффективность которых была проверена в Арктике по результатам продолжительной эксплуатации. Станция предназначена для обеспечения электро- и теплоэнергией различных объектов, включая:
- Производственные предприятия.
- Газо- и нефтедобывающие комплексы.
- Портовые города.
Плавучая атомная электростанция
оптимизирована для функционирования в труднодоступных местах на побережьях морей либо рек, расположенных на большом расстоянии от единых систем энергоснабжения. На территории России к таким местам относятся Крайний Север и Дальний Восток, нуждающиеся в доступных и эффективных энергоисточниках. Мощностей станции «Академик Ломоносов» будет достаточно для того, чтобы снизить сильную потребность в размещении теплоэлектростанций, которые необходимы с целью постоянного развития экономики и достижения качественных условий жизнедеятельности.
Для прибрежных районов территорий, где периодически наблюдается засуха, создан вариант плавучего атомного комплекса, который эксплуатируется для опреснения морской воды. За 24 часа непрерывного функционирования установка способна выработать от 40 до 240 кубометров чистой воды. Водоопреснительный комплекс способен работать по технологии обратного осмоса или с помощью многоступенчатых испарительных сооружений. Данный комплекс будет особенно полезен в странах Африки, а также в некоторых азиатских и европейских государствах, где наблюдается явный дефицит питьевой воды.
Особенности плавучей станции
Строительство плавучего энергоблока осуществляется в заводских условиях, благодаря чему удается минимизировать сроки и стоимость работ, с одновременным соблюдением всех требований к качеству. Стоимость первого энергоблока составила 16,5 миллиарда рублей с учетом расходов на возведение, покупку оборудования и береговых сооружений. Цена самого энергетического блока при этом составила 14,1 миллиарда рублей.
Любые затратные строительные работы на месте расположения станции исключены. При необходимости весь плавучий энергоблок можно транспортировать с одной локации на другую.
Обогащение топлива, используемого в оборудовании плавучей станции, не превышает максимального показателя, который был установлен с целью соблюдения режима нераспространения ядерного оружия. Таким образом, использование плавучих энергоисточников будет осуществляться с учетом международного законодательства во всех странах, включая развивающиеся. Согласно актуальным нормам безопасности, плавучая атомная станция проектируется с определенным запасом прочности, который превышает максимально возможные нагрузки. Корпус гладкопалубного судна и оборудование способны выдержать сильные удары волн, столкновения с сооружениями на побережье или с другими суднами.
Продолжительность эксплуатации плавучей станции составит не менее 36 лет. Между тремя двенадцатилетними циклами будет проводиться перегрузка активных зон реакторов. Ремонт энергетического блока и перегрузка топлива будут осуществляться при помощи действующих предприятий, специализирующихся на технологическом обслуживании атомных судов. После окончания срока службы энергетического блока он будет заменен новым, а старый отправят на утилизацию. В ходе эксплуатации и по завершении работы от плавучей энергетической станции «Академик Ломоносов» не останется опасных для человека и окружающей природы веществ.
Плавучая атомная электростанция - инновации российских конструкторов. В мире сегодня такие проекты являются наиболее перспективными для обеспечения электроэнергией населенных пунктов, для которых местных ресурсов недостаточно. А это и шельфовые разработки Арктики, и Дальний Восток, и Крым. Плавучая которая строится на Балтийском заводе, уже вызывает огромный интерес. Причем не только отечественных, но и иностранных инвесторов.
Конструкторские и технические характеристики
Плавучая атомная электростанция - это гладкопалубное несамоходное судно, на котором установлены две реакторные установки ледокольного типа КЛТ-40С. Мощность каждого реактора - до 35 МВт, тепломощность - 140 гигакалорий. Станция способна полностью обеспечить электроэнергией населенный пункт в 200 тысяч жителей. Длина судна - 144 метра, и ширина - до 40 метров. Запланированное водоизмещение - 21,5 тонн. Срок эксплуатации - до 40 лет, с периодичностью замены топлива каждые 12 лет.
Не энергией единой
Кроме получения электрической тепловой энергии, данные установки обладают мощностями по опреснению морской воды. Именно это направление ее деятельности в перспективе открывает широкие возможности для иностранных покупателей, ведь по прогнозу МАГАТЭ в 2025 году годовой дефицит пресной воды в мире составит 1,3-2 триллиона метров кубических, а это - от 2 до 7 миллиардов людей. А эта станция в сутки готова выдавать 40-240 тысяч кубометров пресной воды.
У вас нет электричества - ПАТЭС идет к вам
В июне 2010 года плавучая атомная электростанция «Академик Ломоносов» была спущена на воду на стапелях Балтийского завода. это был торжественный момент. Дирекция строящихся плавучих атомных теплоэлектростанций концерна «Росэнергоатом» заявила, что к осени 2019 года она будет введена в эксплуатацию, и стоимость ее составит 16,5 миллиардов рублей. С 2016 года ведется строительство береговой инфраструктуры для атомной плавучей электростанции в Певеке (Чукотский автономный округ РФ). К 2021 году «Академик Ломоносов» должен полностью заменить Билибинскую АЭС, которая будет выведена из эксплуатации.
Выдержит удар самолета
Инновационные технологии обеспечения безопасности станции соответствуют мировым стандартам. Она выдержит любые проектные динамические нагрузки. А, кроме того, обладает определенным «запасом прочности» - ей не страшны удары цунами, ветер в 45 метров в секунду, землетрясения в 8 баллов по шкале Рихтера, столкновение с судами и падение 11-тонного самолета. Реакторы проектного бюро «ОКБМ им.Африкантова» обладают высокой степенью защиты из пяти контуров, что подтвердила ситуация с подводной лодкой «Курск», когда реакторные установки выдержали взрыв. Вывели реакторы из работы и поддержали его безопасность в течении долгого пребывания корабля под водой. Экологичность станции подтверждена экспертами - на территории ее расположения ни во время работы, ни после, не появится никаких токсичных отходов.
Человеческий фактор
Когда станция будет введена в эксплуатацию, на ней будут работать вахтовым методом: на три месяца 150 человек по 50 в смене. Для их комфортного пребывания на плавучей станции есть все необходимое: комфортабельные каюты, кинотеатр, спортзал. А пока началась подготовка первых 17 специалистов, которая продлится порядка 2 лет. У станции будет директор и команда управления из пяти человек. А вот капитан судна будет нести ответственность лишь за судовую безопасность.
Южный горизонт
С недавнего времени в средствах массовой информации все чаще поднимается вопрос о размещении плавучей атомной электростанции в Крыму. Мнения специалистов по этому поводу расходятся. Предназначение этих установок - снабжение труднодоступных территорий, а Крым может получать энергию по энергомосту с материка. Проект может быть рассмотрен при серийном производстве плавучих атомных электростанций и его удешевлении.
Конкурентоспособность на поток
Для того чтобы данные станции стали покупать зарубежные корпорации, разработчикам придётся решить ряд вопросов. Модернизация станции - либо только под выработку электроэнергии, либо под опреснение, снизит ее стоимость в два раза. Это поможет и сократить срок строительства плавучих атомных электростанций. И именно «Академик Ломоносов» должен стать полигоном для испытаний технологических решений и возможностей взаимодействия с наземными энергосетями.
«Академик Ломоносов» — это первая в мире плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС) серийного производства, которая строится на Балтийском заводе в Санкт Петербурге. Планируемый срок ввода проекта в эксплуатацию — 2019 год. Плавучая АЭС строится в условиях судостроительного завода, а затем транспортируется на постоянное место пребывания.
В настоящее время на заводе проходят комплексные швартовые испытания плавучего атомного энергоблока (ПЭБ) «Академик Ломоносов». В ходе работ будут проверены основные характеристики судна и их соответствие заявленным при проектировании параметрам.
Для чего нужны ПАТЭС и где их будут применять?
Плавучий атомный энергоблок — это уникальный проект мобильного транспортабельного энергоблока малой мощности. Он предназначен для эксплуатации в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока, его основная цель — обеспечить энергией удаленные промышленные предприятия, портовые города, а также газовые и нефтяные платформы, расположенные в открытом море.
ПЭБ «Академик Ломоносов» станет частью плавучей атомной электростанции (ПАТЭС) в городе Певек Чукотского автономного округа. После ввода в эксплуатацию ПАТЭС станет самой северной в мире атомной станцией. В настоящее время статус самой северной АЭС России и мира принадлежит Билибинской АЭС, также расположенной на Чукотке, в зоне вечной мерзлоты.
Как рассказал глава Чукотского автономного округа Роман Копин , ПАТЭС «Академик Ломоносов» имеет большое значение для города Певек и региона в целом и решает две задачи.
«Первая — это замещение Билибинской атомной станции, поскольку город Билибино и Певек работают в едином энергоузле, поэтому сроки остановки 1-го блока Билибинской АЭС в 2019 году будут синхронизированы с вводом ПАТЭС в Певеке. Также одна из основных задач, которую будет решать плавучая станция — обеспечение энергией основных горнодобывающих компаний, расположенных на западной Чукотке в Чаун-Билибинском энергоузле: это большой рудно-металлический кластер, в том числе, золотодобывающие компании и проекты, связанные с развитием Баимской рудной зоны», — рассказал губернатор ЧАО.
Технические характеристики и сроки сдачи
Плавучая атомная электростанция состоит из гладкопалубного несамоходного судна длиной 144 метра, шириной 30 метров, водоизмещением 21,5 тысячи тонн.
Как сообщают в «Росатоме», готовность плавучего энергоблока «Академик Ломоносов» к транспортировке должна быть достигнута уже к концу текущего года. После этого ПАТЭС как готовый объект будет доставлена по Северному морскому пути к месту работы, раскреплена у мола-причала и подключена к береговой инфраструктуре, сооружаемой в городе Певеке.
4 октября 2016 года в Певеке состоялась торжественная церемония забивки первого (лидерного) шпунта в основание береговой инфраструктуры для «Академика Ломоносова».
В сентябре 2019 года «Росэнергоатом» планирует приступить к установке энергоблока на штатное место, а осенью 2019 г. провести испытания ПАТЭС и ввести ее в эксплуатацию.
Планируется, что к 2021 ПАТЭС выйдет на полную мощность, заменив Билибинскую АЭС, которую к этому сроку уже выведут из эксплуатации.
Сколько людей будут работать на ПАТЭС?
Предполагается, что для эксплуатации «Академика Ломоносова» потребуется 304 человека. Из них 42 будут работать на постоянной основе (с проживанием в Певеке), остальной персонал — эксплуатационный, ремонтный и судовая команда — вахтовым методом.
В ходе прошедшей на прошлой неделе выставки «Международный военно-морской салон-2013» чиновники российской Объединенной судостроительной корпорации огласили несколько новостей, касающихся последних достижений отрасли и идущих в настоящее время проектов. Так, руководство Балтийского завода (г. Санкт-Петербург) поделилось информацией о ходе одного из самых смелых проектов последнего времени – строительства плавучей атомной теплоэлектростанции (ПАТЭС) «Академик Ломоносов».
Как рассказал директор Балтзавода А. Вознесенский, первая отечественная плавучая атомная теплоэлектростанция будет построена к 2016 году. В настоящее время идет монтаж конструкций судна и через три года Росатом получит первую в мире ПАТЭС. Судно сможет обеспечивать электроэнергией и теплом города и предприятия в труднодоступных районах страны, в первую очередь на Крайнем Севере. Вскоре после окончания строительства первой плавучей электростанции планируется начать строительство следующих судов этой серии.
Сейчас продолжается строительство первого судна с агрегатами атомной электростанции на борту. Работники Балтийского завода монтируют металлоконструкции и устанавливают оборудование. Начата работа по установке некоторых элементов реакторов. Таким образом, проект строительства ПАТЭС «Академик Ломоносов» наконец сдвинулся с мертвой точки. Напомним, строительство судна с ядерным энергетическим модулем началось еще в 2007 году на северодвинском заводе Севмаш. Однако через несколько месяцев после начала строительства все собранные агрегаты будущей плавучей электростанции перевели на Балтийский завод, где предполагалось продолжить работы. Тем не менее, подобные планы не воплотились в жизнь и строительство было заморожено на несколько лет. Нынешние работы ведутся в соответствии с новым договором между Росатомом и Балтзаводом, подписанным в декабре прошлого года.
Готовая плавучая атомная теплоэлектростанция «Академик Ломоносов» будет представлять собой несамоходное судно водоизмещением свыше 21 тыс. тонн. Отсутствие собственной силовой установки обусловлено особенностями эксплуатации ПАТЭС. Предполагается, что к месту работы ее будут приводить буксиры, после чего стоящее в порту судно подключится к коммуникациям снабжаемого объекта и будет обеспечивать его теплом и электроэнергией в течение заданного срока. Экипаж ПАТЭС из 69 человек будет контролировать работу двух атомных реакторов, способных вырабатывать до 70 МВт электроэнергии и 300 МВт тепла. При необходимости электростанция сможет работать в качестве опреснителя морской воды. В таком режиме расчетная максимальная производительность ПАТЭС «Академик Ломоносов» составляет 240 тыс. кубометров пресной воды в час. Согласно официальным данным от разработчиков проекта, такие характеристики позволят одной плавучей электростанции снабжать электричеством и теплом город с населением до 200 тысяч человек.
Заявленный срок работы одной ПАТЭС – 40 лет. По истечении этого времени судно с атомной энергоустановкой планируется буксировать на соответствующее предприятие для замены энергоблока, отработавшего свой ресурс. На его место предполагается устанавливать новый агрегат, после чего плавучую электростанцию можно будет возвращать на старое место службы или переводить на новое.
Разработчики и строители первой плавучей атомной теплоэлектростанции – ЦКБ «Айсберг», ОКБМ им. И.И. Африкантова и Балтийский завод – подчеркивают, что в конструкции судна и ядерной энергоустановки используются наработки, проверявшиеся в северных условиях в течение многих десятилетий. В проект ПАТЭС «Академик Ломоносов» заложен запас прочности, значительно превышающий все возможные угрозы, в том числе цунами, столкновения с другими судами или береговыми сооружениями и т.п. подобные катастрофы. Уровень безопасности атомных энергоустановок новых ПАТЭС полностью отвечает всем международным требованиям, предъявляемым к подобной технике.
Ввиду отдаленности таких событий, пока точно неизвестно, куда именно отправится первая российская ПАТЭС. Ранее, во время начала строительство головного судна утверждалось, что подобные электростанции будут служить на Дальнем Востоке и на Крайнем Севере. В качестве возможных мест работы указывались Чукотский автономный округ, Таймыр и Камчатка. Возможно, в дальнейшем такой список территорий, нуждающихся в снабжении при помощи плавучих электростанций, претерпит серьезные изменения. Примечательно, что характеристики и возможности российских ПАТЭС заинтересовали не только российских чиновников и коммерсантов. Свой интерес к таким судам проявили несколько зарубежных стран: Алжир, Аргентина, Индонезия, Малайзия и др.
По вполне понятным причинам, пока рано говорить о поставках ПАТЭС зарубежным странам. Головное судно этого класса будет построено только в 2016 году, после чего некоторое время уйдет на завершение серии плавучих электростанций для внутренних российских нужд. Поэтому начало строительства экспортных аналогов судна «Академик Ломоносов» стоит ждать не ранее конца текущего десятилетия. Примерно к этому же времени возможно завершение строительства следующего судна серии для Росатома.
По материалам сайтов:
http://russian.rt.com/
http://morvesti.ru/
http://okbm.nnov.ru/
Загрузка...
