У середині ХХ століття найкращі уми людства наполегливо працювали одразу над двома завданнями: над створенням атомної бомби, а також над тим, як можна використовувати енергію атома у мирних цілях. Так з'явилися перші у світі У чому полягає принцип роботи АЕС? І де у світі розташовані найбільші із цих електростанцій?
Історія та особливості ядерної енергетики
"Енергія - всьому голова" - саме так можна перефразувати відоме прислів'я з огляду на об'єктивні реалії XXI століття. З кожним новим витком технічного прогресу людству потрібна дедалі більша її кількість. Сьогодні енергія "мирного атома" активно використовується в економіці та виробництві, і не лише в енергетиці.
Електроенергія, вироблена на так званих АЕС (принцип роботи яких дуже простий за своєю суттю), широко використовується в промисловості, освоєнні космосу, медицині та сільському господарстві.
Ядерною енергетикою називається галузь важкої промисловості, що отримує теплову та електроенергію з кінетичної енергії атома.
Коли ж з'явились перші АЕС? Принцип роботи таких електростанцій радянські вчені вивчали ще у 40-х роках. До речі, паралельно вони винаходили і першу атомну бомбу. Таким чином, атом був одночасно і "мирним" і смертельним.
У 1948 році І. В. Курчатов запропонував радянському уряду почати проводити безпосередні роботи з вилучення атомної енергії. Двома роками пізніше в Радянському Союзі (у місті Обнінську Калузької області) розпочинається будівництво найпершої на планеті АЕС.
Принцип роботи всіх схожий, а розібратися в ньому дуже легко. Про це йтиметься далі.
АЕС: принцип роботи (фото та опис)
В основі будь-якої роботи лежить потужна реакція, яка виникає при розподілі ядра атома. У цьому процесі найчастіше беруть участь атоми урану-235 або плутонію. Ядро атомів ділить нейтрон, що у них ззовні. При цьому виникають нові нейтрони, а також уламки розподілу, які мають величезну кінетичну енергію. Саме ця енергія і виступає головним і ключовим продуктом діяльності будь-якої атомної станції.
Так можна описати принцип роботи реактора АЕС. На наступному фото ви можете подивитись, як він виглядає зсередини.
Виділяють три основні типи ядерних реакторів:
- канальний реактор високої потужності (скорочено – РБМК);
- водно-водяний реактор (ВВЕР);
- реактор на швидких нейтронах (БН)
Окремо варто описати принцип роботи АЕС загалом. Про те, як вона працює, йтиметься у наступній статті.
Принцип роботи АЕС (схема)
Працює в певних умовах та в строго заданих режимах. Крім (одного чи кількох), до структури АЕС входять й інші системи, спеціальні споруди та висококваліфікований персонал. У чому полягає принцип роботи АЕС? Коротко його можна описати в такий спосіб.
Головний елемент будь-якої АЕС – це ядерний реактор, у якому відбуваються всі основні процеси. Про те, що відбувається у реакторі, ми писали у попередньому розділі. (Як правило, найчастіше це уран) у вигляді невеликих чорних пігулок подається в цей величезний котел.
Енергія, що виділяється під час реакцій, що відбуваються в атомному реакторі, перетворюється на тепло і передається теплоносію (як правило, це вода). Варто зазначити, що теплоносій при цьому отримує й деяку дозу радіації.
Далі тепло з теплоносія передається звичайній воді (за допомогою спеціальних пристроїв - теплообмінників), яка внаслідок цього закипає. Водяна пара, яка при цьому утворюється, обертає турбіну. До останньої приєднаний генератор, який і генерує електричну енергію.
Таким чином, за принципом дії АЕС – це та сама теплова електростанція. Різниця лише в тому, яким способом утворюється пара.
Географія ядерної енергетики
Перша п'ятірка країн із виробництва атомної енергії виглядає так:
- Франція.
- Японія.
- Росія.
- Південна Корея.
При цьому Сполучені Штати Америки, виробляючи на рік близько 864 мільярдів кВт * год, виробляють до 20% всієї електроенергії планети.
Загалом у світі 31 держава експлуатує атомні електростанції. З усіх континентів планети лише два (Антарктида та Австралія) повністю вільні від атомної енергетики.
На сьогоднішній день у світі функціонує 388 ядерних реакторів. Щоправда, 45 із них уже півтора роки не виробляли електроенергію. Більшість ядерних реакторів розташована у Японії та США. Повна їхня географія представлена на наступній карті. Зеленим кольором позначені країни з діючими ядерними реакторами, зазначено також їхню загальну кількість у конкретній державі.
Розвиток ядерної енергетики у різних країнах
Загалом станом на 2014 рік у розвитку ядерної енергетики спостерігається загальний спад. Лідерами з будівництва нових атомних реакторів є три країни: Росія, Індія та Китай. Крім цього, низка держав, які не мають атомних електростанцій, планують збудувати їх найближчим часом. До таких можна віднести Казахстан, Монголію, Індонезію, Саудівську Аравію та низку країн Північної Африки.
З іншого боку, низка держав взяли курс на поступове скорочення кількості атомних електростанцій. До таких належать Німеччина, Бельгія та Швейцарія. А в деяких країнах (Італія, Австрія, Данія, Уругвай) ядерну енергетику заборонено на законодавчому рівні.
Основні проблеми ядерної енергетики
З розвитком ядерної енергетики пов'язана одна суттєва екологічна проблема. Це так зване довкілля. Так, на думку багатьох експертів, АЕС виділяють більше тепла, ніж такі ж за потужністю теплові електростанції. Особливо небезпечним є теплове забруднення вод, яке порушує життя біологічних організмів і призводить до загибелі багатьох видів риб.
Інша гостра проблема, пов'язана з атомною енергетикою, стосується ядерної безпеки загалом. Вперше людство всерйоз задумалося про цю проблему після Чорнобильської катастрофи 1986 року. Принцип роботи Чорнобильської АЕС мало чим відрізнявся від інших атомних електростанцій. Однак це не врятувало її від великої та серйозної аварії, що спричинила дуже серйозні наслідки для всієї Східної Європи.
Причому небезпека ядерної енергетики не обмежується лише можливими техногенними аваріями. Так, великі проблеми виникають із утилізацією ядерних відходів.
Переваги атомної енергетики
Проте прихильники розвитку ядерної енергетики називають явні переваги роботи атомних електростанцій. Так, зокрема, Світова ядерна асоціація нещодавно опублікувала свій звіт із вельми цікавими даними. Згідно з ним, кількість людських жертв, що супроводжують виробництво одного гігавата електроенергії на АЕС, у 43 рази менша, ніж на традиційних теплових електростанціях.
Є й інші, не менш важливі переваги. А саме:
- дешевизна виробництва електроенергії;
- екологічна чистота атомної енергетики (крім лише теплового забруднення вод);
- відсутність суворої географічної прив'язки атомних електростанцій до джерел палива.
Замість ув'язнення
У 1950 році була побудована перша у світі АЕС. Принцип роботи атомних електростанцій полягає у розподілі атома за допомогою нейтрону. Внаслідок цього процесу вивільняється колосальний обсяг енергії.
Здавалося б, атомна енергетика – це виняткове благо для людства. Проте історія довела протилежне. Зокрема, дві великі трагедії – аварія на радянській Чорнобильській АЕС у 1986 році та аварія на японській електростанції Фукусіма-1 у 2011 році – продемонстрували небезпеку, яку несе у собі "мирний" атом. І багато країн світу сьогодні почали замислюватися про часткову або навіть повну відмову від ядерної енергетики.
Плавуча атомна теплоелектростанція (ПАТЕС) – проект із виробництва серії транспортабельних атомних електростанцій малої потужності. Розробкою установок займається держкорпорація «Росатом» при взаємодії з ВАТ «Мала енергетика», ВАТ «Балтійський завод» та іншими підприємствами. Плавуча атомна станціяпід назвою " Академік Ломоносов» є першою подібною установкою у всьому світі. Енергоблок станції буде підготовлений до транспортування та початку функціонування до вересня 2016 року. Після цього відбудуться перші випробування роботи установки.
Характеристики та призначення ПАТЕС
Енергетична установка станції має теплову потужність 140 гігакалорій на годину, максимальну електропотужність 80 мегават і складається з двох реакторів КЛТ-40С. Творцем та виробником реакторних установок сумарною потужністю 300 МВт є конструкторське бюро імені І.І. Африкантова. Основою станції є несудноплавне судно з гладкою палубою, на якому розташовуються реактори та інші конструктивні елементи. Протяжність судна становить 144 метри, ширина – 30 метрів, водотоннажність досягає обсягу 21,5 тисячі тонн.
Плавуча АЕСбула розроблена на базі серійної енергоустановки атомних криголамів, ефективність яких була перевірена в Арктиці за результатами тривалої експлуатації. Станція призначена для забезпечення електро- та теплоенергією різних об'єктів, включаючи:
- Виробничі підприємства.
- Газо- та нафтовидобувні комплекси.
- Портові міста.
Плавуча атомна електростанціяоптимізована для функціонування у важкодоступних місцях на узбережжях морів або річок, розташованих на великій відстані від єдиних систем енергопостачання. На території Росії до таких місць відносяться Крайня Північ і Далекий Схід, які потребують доступних та ефективних енергоджерел. Потужностей станції «Академік Ломоносів» буде достатньо для того, щоб знизити сильну потребу в розміщенні теплоелектростанцій, які необхідні для постійного розвитку економіки та досягнення якісних умов життєдіяльності. 
Для прибережних районів територій, де періодично спостерігається посуха, створено варіант плавучого атомного комплексу, який експлуатується для опріснення морської води. За 24 години безперервного функціонування установка здатна виробити від 40 до 240 кубометрів чистої води. Водоопреснювальний комплекс здатний працювати за технологією зворотного осмосу або за допомогою багатоступеневих випарних споруд. Цей комплекс буде особливо корисним у країнах Африки, а також у деяких азіатських та європейських державах, де спостерігається явний дефіцит питної води.
Особливості плавучої станції
Будівництво плавучого енергоблоку здійснюється в заводських умовах, завдяки чому вдається мінімізувати терміни та вартість робіт з одночасним дотриманням усіх вимог до якості. Вартість першого енергоблоку становила 16,5 мільярда рублів з урахуванням витрат на зведення, купівлю обладнання та берегових споруд. Ціна найенергетичнішого блоку при цьому склала 14,1 мільярда рублів.
Будь-які витратні будівельні роботи дома розташування станції виключені. За потреби весь плавучий енергоблок можна транспортувати з однієї локації на іншу.
Збагачення палива, що використовується в обладнанні плавучої станції, не перевищує максимального показника, який був встановлений для дотримання режиму нерозповсюдження ядерної зброї. Таким чином, використання плавучих енергоджерел буде здійснюватися з урахуванням міжнародного законодавства у всіх країнах, включаючи ті, що розвиваються. Згідно з актуальними нормами безпеки, плавуча атомна станція проектується з певним запасом міцності, який перевищує максимально можливі навантаження. Корпус гладкопалубного судна та обладнання здатні витримати сильні удари хвиль, зіткнення зі спорудами на узбережжі або іншими суднами. 
Тривалість експлуатації плавучої станції становитиме не менше 36 років. Між трьома дванадцятирічними циклами проводитиметься перевантаження активних зон реакторів. Ремонт енергетичного блоку та перевантаження палива здійснюватимуться за допомогою діючих підприємств, що спеціалізуються на технологічному обслуговуванні атомних суден. Після закінчення терміну служби енергетичного блоку його замінять новим, а старий відправлять на утилізацію. У ході експлуатації та після завершення роботи від плавучої енергетичної станції «Академік Ломоносів» не залишиться небезпечних для людини та навколишньої природи речовин.
Плавуча атомна електростанція – інновації російських конструкторів. У світі сьогодні такі проекти є найперспективнішими для забезпечення електроенергією населених пунктів, для яких місцевих ресурсів недостатньо. А це і шельфові розробки Арктики, і Далекий Схід, Крим. Плавуча, яка будується на Балтійському заводі, вже викликає величезний інтерес. Причому не лише вітчизняних, а й іноземних інвесторів.
Конструкторські та технічні характеристики
Плавуча атомна електростанція - це гладкопалубне несамохідне судно, на якому встановлено дві реакторні установки криголамного типу КЛТ-40С. Потужність кожного реактора – до 35 МВт, теплопотужність – 140 гігакалорій. Станція здатна повністю забезпечити електроенергією населений пункт 200 тисяч жителів. Довжина судна – 144 метри, і ширина – до 40 метрів. Запланована водотоннажність – 21,5 тонн. Термін експлуатації – до 40 років, з періодичністю заміни палива кожні 12 років.
Не енергією єдиною
Крім отримання електричної теплової енергії, дані установки мають потужності опріснення морської води. Саме цей напрямок її діяльності в перспективі відкриває широкі можливості для іноземних покупців, адже за прогнозом МАГАТЕ у 2025 році річний дефіцит прісної води у світі становитиме 1,3-2 трильйони метрів кубічних, а це – від 2 до 7 мільярдів людей. А ця станція за добу готова видавати 40-240 тисяч кубометрів прісної води.
У вас немає електрики – ПАТЕС йде до вас
У червні 2010 року плавуча атомна електростанція «Академік Ломоносів» була спущена на воду на стапелях Балтійського заводу. це був урочистий момент. Дирекція плавучих атомних теплоелектростанцій концерну «Росенергоатом», що будуються, заявила, що до осені 2019 року вона буде введена в експлуатацію, і вартість її складе 16,5 мільярдів рублів. З 2016 року ведеться будівництво берегової інфраструктури для атомної плавучої електростанції у Певеку (Чукотський автономний округ РФ). До 2021 року «Академік Ломоносів» має повністю замінити Білібінську АЕС, яка буде виведена з експлуатації.
Витримає удар літака
Інноваційні технології забезпечення безпеки станції відповідають світовим стандартам. Вона витримає будь-які проектні динамічні навантаження. А, крім того, має певний «запас міцності» - їй не страшні удари цунамі, вітер у 45 метрів за секунду, землетруси у 8 балів за шкалою Ріхтера, зіткнення з суднами та падіння 11-тонного літака. Реактори проектного бюро «ОКБМ ім. Африкантова» мають високий рівень захисту з п'яти контурів, що підтвердила ситуація з підводним човном «Курськ», коли реакторні установки витримали вибух. Вивели реактори з роботи та підтримали його безпеку протягом тривалого перебування корабля під водою. Екологічність станції підтверджена експертами - на території її розташування ні під час роботи, ні після не з'явиться жодних токсичних відходів.
Людський фактор
Коли станцію буде введено в експлуатацію, на ній працюватимуть вахтовим методом: на три місяці 150 осіб по 50 у зміні. Для їхнього комфортного перебування на плавучій станції є все необхідне: комфортабельні каюти, кінотеатр, спортзал. А поки що розпочалася підготовка перших 17 фахівців, яка триватиме близько 2 років. У станції буде директор та команда управління з п'яти осіб. А ось капітан судна нестиме відповідальність лише за судову безпеку.
Південний обрій
З недавнього часу в засобах масової інформації все частіше порушується питання про розміщення плавучої атомної електростанції в Криму. Думки фахівців із цього приводу розходяться. Призначення цих установок - постачання важкодоступних територій, а Крим може отримувати енергію з енергомосту з материка. Проект може бути розглянутий при серійному виробництві плавучих атомних електростанцій та його здешевленні.
Конкурентоспроможність на потік
Для того, щоб дані станції почали купувати зарубіжні корпорації, розробникам доведеться вирішити низку питань. Модернізація станції - або лише під вироблення електроенергії, або під опріснення, знизить її вартість вдвічі. Це допоможе скоротити термін будівництва плавучих атомних електростанцій. І саме «Академік Ломоносів» має стати полігоном для випробувань технологічних рішень та можливостей взаємодії із наземними енергомережами.
«Академік Ломоносів» — це перша у світі плавуча атомна теплоелектростанція (ПАТЕС) серійного виробництва, що будується на Балтійському заводі у Санкт-Петербурзі. Запланований термін введення проекту в експлуатацію – 2019 рік. Плавуча АЕС будується за умов суднобудівного заводу, та був транспортується на постійне місце перебування.
В даний час на заводі проходять комплексні швартові випробування плавучого атомного енергоблоку (ПЕБ) «Академік Ломоносів». У ході робіт будуть перевірені основні характеристики судна та їх відповідність заявленим під час проектування параметрам.
Для чого потрібні ПАТЕС і де їх застосовувати?
Плавучий атомний енергоблок – це унікальний проект мобільного транспортабельного енергоблока малої потужності. Він призначений для експлуатації в районах Крайньої Півночі та Далекого Сходу, його основна мета – забезпечити енергією віддалені промислові підприємства, портові міста, а також газові та нафтові платформи, розташовані у відкритому морі.
ПЕБ «Академік Ломоносів» стане частиною плавучої атомної електростанції (ПАТЕС) у місті Півек Чукотського автономного округу. Після введення в експлуатацію ПАТЕС стане найпівнічнішою у світі атомною станцією. Нині статус найпівнічнішої АЕС Росії та світу належить Білібінській АЕС, також розташованій на Чукотці, у зоні вічної мерзлоти.
Як розповів голова Чукотського автономного округу Роман Копін, ПАТЕС «Академік Ломоносів» має велике значення для міста Певек та регіону загалом і вирішує два завдання.
«Перша — це заміщення Білібінської атомної станції, оскільки місто Білібіно та Певек працюють в єдиному енерговузлі, тож терміни зупинки 1-го блоку Білібінської АЕС у 2019 році будуть синхронізовані із введенням ПАТЕС у Півєку. Також одне з основних завдань, яке вирішуватиме плавуча станція — забезпечення енергією основних гірничодобувних компаній, розташованих на західній Чукотці в Чаун-Білібінському енерговузлі: це великий рудно-металевий кластер, у тому числі золотодобувні компанії та проекти, пов'язані з розвитком Баїмської рудної зони », - розповів губернатор ПрАТ.
Технічні характеристики та терміни здачі
Плавуча атомна електростанція складається з гладкопалубного несамохідного судна довжиною 144 метри, шириною 30 метрів, водотоннажністю 21,5 тисяч тонн.
Як повідомляють у «Росатомі», готовність плавучого енергоблоку «Академік Ломоносів» до транспортування має бути досягнуто вже до кінця поточного року. Після цього ПАТЕС як готовий об'єкт буде доставлено Північним морським шляхом до місця роботи, розкріплено біля мола-причалу і підключено до берегової інфраструктури, що споруджується в місті Певек.
4 жовтня 2016 року у Півеку відбулася урочиста церемонія забивання першого (лідерного) шпунта в основу берегової інфраструктури для «Академіка Ломоносова».
У вересні 2019 року «Росенергоатом» планує розпочати встановлення енергоблоку на штатне місце, а восени 2019 р. провести випробування ПАТЕС та ввести її в експлуатацію.
Планується, що до 2021 року ПАТЕС вийде на повну потужність, замінивши Білібінську АЕС, яку до цього терміну вже виведуть з експлуатації.
Скільки людей працюватиме на ПАТЕС?
Передбачається, що для експлуатації «Академіка Ломоносова» потрібно 304 особи. З них 42 працюватимуть на постійній основі (з проживанням у Півеку), решта персоналу — експлуатаційний, ремонтний та судова команда — вахтовим методом.
У ході минулої тижня виставки «Міжнародний військово-морський салон-2013» чиновники російської Об'єднаної суднобудівної корпорації оголосили кілька новин, що стосуються останніх досягнень галузі та проектів, що йдуть в даний час. Так, керівництво Балтійського заводу (м. Санкт-Петербург) поділилося інформацією про перебіг одного з найсміливіших проектів останнього часу – будівництва плавучої атомної теплоелектростанції (ПАТЕС) «Академік Ломоносів».
Як розповів директор Балтзаводу О. Вознесенський, першу вітчизняну плавучу атомну теплоелектростанцію буде побудовано до 2016 року. В даний час триває монтаж конструкцій судна і через три роки Росатом отримає першу у світі ПАТЕС. Судно зможе забезпечувати електроенергією та теплом міста та підприємства у важкодоступних районах країни, насамперед на Крайній Півночі. Незабаром після закінчення будівництва першої плавучої електростанції планується розпочати будівництво наступних суден цієї серії.
Наразі триває будівництво першого судна з агрегатами атомної електростанції на борту. Працівники Балтійського заводу монтують металоконструкції та встановлюють обладнання. Розпочато роботу зі встановлення деяких елементів реакторів. Таким чином, проект будівництва ПАТЕС «Академік Ломоносів» нарешті зрушив із мертвої точки. Нагадаємо, будівництво судна з ядерним енергетичним модулем розпочалося ще 2007 року на північно-двінському заводі Севмаш. Проте за кілька місяців після початку будівництва всі зібрані агрегати майбутньої плавучої електростанції перевели на Балтійський завод, де передбачалося продовжити роботи. Проте подібні плани не втілилися у життя і будівництво було заморожено на кілька років. Нинішні роботи ведуться відповідно до нового договору між Росатомом та Балтзаводом, підписаним у грудні минулого року.
Готова плавуча атомна теплоелектростанція «Академік Ломоносів» буде несамохідним судном водотоннажністю понад 21 тис. тонн. Відсутність власної силової установки обумовлена особливостями експлуатації ПАТЕС. Передбачається, що до місця роботи її наводитимуть буксири, після чого судно, що стоїть у порту, підключиться до комунікацій об'єкта, що постачається, і забезпечуватиме його теплом і електроенергією протягом заданого терміну. Екіпаж ПАТЕС із 69 осіб контролюватиме роботу двох атомних реакторів, здатних виробляти до 70 МВт електроенергії та 300 МВт тепла. При необхідності електростанція зможе працювати як опріснювач морської води. У такому режимі розрахункова максимальна продуктивність ПАТЕС «Академік Ломоносів» становить 240 тис. кубометрів прісної води за годину. Згідно з офіційними даними від розробників проекту, такі характеристики дозволять одній плавучій електростанції постачати електрику та тепло місто з населенням до 200 тисяч осіб.
Заявлений термін роботи однієї ПАТЕС – 40 років. Після цього судно з атомною енергоустановкою планується буксирувати на відповідне підприємство для заміни енергоблоку, який відпрацював свій ресурс. На його місце передбачається встановлювати новий агрегат, після чого плавучу електростанцію можна буде повертати на старе місце служби або переводити на нове.
Розробники та будівельники першої плавучої атомної теплоелектростанції – ЦКЛ «Айсберг», ОКБМ ім. І.І. Африкантова та Балтійський завод – наголошують, що у конструкції судна та ядерної енергоустановки використовуються напрацювання, що перевірялися у північних умовах протягом багатьох десятиліть. У проект ПАТЕС «Академік Ломоносів» закладено запас міцності, який значно перевищує всі можливі загрози, зокрема цунамі, зіткнення з іншими суднами чи береговими спорудами тощо. подібні катастрофи. Рівень безпеки атомних енергоустановок нових ПАТЕС повністю відповідає всім міжнародним вимогам до такої техніки.
Зважаючи на віддаленість таких подій, поки що точно невідомо, куди саме вирушить перша російська ПАТЕС. Раніше під час початку будівництва головного судна стверджувалося, що подібні електростанції служитимуть на Далекому Сході та на Крайній Півночі. Як можливі місця роботи вказувалися Чукотський автономний округ, Таймир і Камчатка. Можливо, надалі такий список територій, які потребують постачання за допомогою плавучих електростанцій, зазнає серйозних змін. Примітно, що характеристики та можливості російських ПАТЕС зацікавили не лише російських чиновників та комерсантів. Свій інтерес до таких судів виявили кілька зарубіжних країн: Алжир, Аргентина, Індонезія, Малайзія та ін.
З цілком зрозумілих причин поки що рано говорити про постачання ПАТЕС зарубіжним країнам. Головне судно цього класу буде збудовано лише у 2016 році, після чого деякий час піде на завершення серії плавучих електростанцій для внутрішніх російських потреб. Тому на початок будівництва експортних аналогів судна «Академік Ломоносів» варто чекати не раніше кінця поточного десятиліття. Приблизно до цього часу можливе завершення будівництва наступного судна серії для Росатому.
За матеріалами сайтів:
http://russian.rt.com/
http://morvesti.ru/
http://okbm.nnov.ru/
Завантаження...
