NPP: principio de funcionamiento y dispositivo. La historia del PNP.

Anonim

A mediados del siglo XX, las mejores mentes de la humanidad trabajaron arduamente en dos tareas: la creación de la bomba atómica y cómo utilizar la energía del átomo con fines pacíficos. Así, aparecieron las primeras centrales nucleares del mundo. ¿Cuál es el principio de funcionamiento de las centrales nucleares? ¿Y dónde en el mundo están las más grandes de estas centrales eléctricas?

Historia y características de la energía nuclear.

“La energía es la cabeza de todo”: así es como puedes parafrasear un proverbio bien conocido, teniendo en cuenta las realidades objetivas del siglo XXI. Con cada nueva ronda de progreso técnico, la humanidad necesita cada vez más. Hoy en día, la energía del "átomo pacífico" se utiliza activamente en la economía y la producción, y no solo en el sector energético.

La electricidad producida en las llamadas centrales nucleares (cuyo principio de funcionamiento es muy simple en su esencia) se utiliza ampliamente en la industria, la exploración espacial, la medicina y la agricultura.

La energía nuclear es una rama de la industria pesada que extrae calor y electricidad de la energía cinética de un átomo.

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¿Cuándo aparecieron las primeras centrales nucleares? El principio de operación de tales plantas de energía, los científicos soviéticos estudiaron en los años 40. Por cierto, en paralelo, también inventaron la primera bomba atómica. Por lo tanto, el átomo era a la vez "pacífico" y mortal.

En 1948, I. V. Kurchatov sugirió que el gobierno soviético comience a trabajar directamente en la extracción de energía atómica. Dos años más tarde, en la Unión Soviética (en Obninsk, región de Kaluga), comenzó la construcción de la primera planta de energía nuclear en el planeta.

El principio de funcionamiento de todas las centrales nucleares es similar, pero entenderlo no es en absoluto difícil. Esto será discutido más adelante.

NPP: principio de funcionamiento (foto y descripción)

En el corazón del trabajo de cualquier planta de energía nuclear hay una reacción poderosa que ocurre cuando la fisión nuclear de un átomo. Este proceso involucra con mayor frecuencia los átomos de uranio-235 o plutonio. El núcleo de los átomos divide al neutrón, cayendo dentro de ellos desde el exterior. Al mismo tiempo, aparecen nuevos neutrones, así como fragmentos de fisión, que tienen una energía cinética enorme. Esta energía es el producto principal y clave de cualquier central nuclear.

Así se puede describir el principio de funcionamiento del reactor NPP. En la siguiente foto puedes ver cómo se ve desde el interior.

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Hay tres tipos principales de reactores nucleares:

  • reactor de canal de alta potencia (abreviado RBMK);
  • reactor agua-agua (VVER);
  • Reactor de neutrones rápidos (BN).

También deberíamos describir el principio de operación de las centrales nucleares en su conjunto. Cómo funciona, será discutido en el próximo artículo.

El principio de funcionamiento de las centrales nucleares (esquema)

La planta de energía nuclear funciona en ciertas condiciones y en modos estrictamente específicos. Además del reactor nuclear (uno o varios), la estructura de la central nuclear incluye otros sistemas, estructuras especiales y personal altamente calificado. ¿Cuál es el principio de funcionamiento de las centrales nucleares? Brevemente, se puede describir de la siguiente manera.

El elemento principal de cualquier central nuclear es un reactor nuclear en el que se llevan a cabo todos los procesos principales. Sobre lo que está sucediendo en el reactor, escribimos en la sección anterior. Combustible nuclear (por regla general, la mayoría de las veces es uranio) en forma de pequeñas tabletas negras se alimenta en esta enorme caldera.

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La energía liberada durante las reacciones que ocurren en el reactor atómico se convierte en calor y se transfiere al refrigerante (por regla general, es agua). Vale la pena señalar que el refrigerante durante este proceso recibe una cierta dosis de radiación.

A continuación, el calor del refrigerante se transfiere al agua ordinaria (a través de dispositivos especiales, intercambiadores de calor), que hierve como resultado. El vapor de agua que se forma aquí hace girar la turbina. Un generador está conectado a este último, que genera energía eléctrica.

Así, de acuerdo con el principio de operación de las centrales nucleares, esta es la misma central térmica. La única diferencia es cómo se produce el vapor.

Geografía de la energía nuclear

Los primeros cinco países para la producción de energía nuclear son los siguientes:

  1. Estados unidos
  2. Francia
  3. Japon
  4. Rusia
  5. Corea del sur

Al mismo tiempo, los Estados Unidos de América, que producen unos 864 mil millones de kWh por año, producen hasta el 20% de la electricidad total del planeta.

En total, 31 estados en el mundo operan plantas de energía nuclear. De todos los continentes del planeta, solo dos (la Antártida y Australia) están completamente libres de energía nuclear.

Hoy en día, hay 388 reactores nucleares en el mundo. Es cierto que 45 de ellos no han producido electricidad durante un año y medio. La mayoría de los reactores nucleares se encuentran en Japón y en los Estados Unidos. Su geografía completa se presenta en el siguiente mapa. Verde indica países con reactores nucleares activos y su número total en un estado específico.

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El desarrollo de la energía nuclear en diferentes países.

En general, a partir de 2014, ha habido un descenso general en el desarrollo de la energía nuclear. Los líderes en la construcción de nuevos reactores nucleares son tres países: Rusia, India y China. Además, varios estados que no tienen plantas de energía nuclear planean construirlas en un futuro cercano. Estos incluyen Kazajstán, Mongolia, Indonesia, Arabia Saudita y varios países del norte de África.

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Por otro lado, varios estados se han embarcado en una reducción gradual en el número de centrales nucleares. Estos incluyen Alemania, Bélgica y Suiza. Y en algunos países (Italia, Austria, Dinamarca, Uruguay) la energía nuclear está prohibida a nivel legislativo.

Los principales problemas de la energía nuclear.

Con el desarrollo de la energía nuclear se asocia un problema ambiental significativo. Esta es la llamada contaminación térmica del medio ambiente. Entonces, según muchos expertos, las centrales nucleares emiten más calor que las centrales térmicas de la misma potencia. La contaminación térmica del agua es particularmente peligrosa, ya que viola las condiciones de vida naturales de los organismos biológicos y conduce a la muerte de muchas especies de peces.

Otro problema grave relacionado con la energía nuclear se refiere a la seguridad nuclear en general. Por primera vez, la humanidad pensó seriamente sobre este tema después del desastre de Chernobyl en 1986. El principio de la central nuclear de Chernobyl no era muy diferente del de otras centrales nucleares. Sin embargo, esto no la salvó de un accidente grave y grave que llevó a consecuencias muy graves para toda Europa del Este.

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Además, el peligro de la energía nuclear no se limita solo a posibles accidentes industriales. Por lo tanto, surgen grandes problemas con la eliminación de los residuos nucleares.

Las ventajas de la energía nuclear.

No obstante, los partidarios del desarrollo de la energía nuclear también mencionan las ventajas obvias de operar plantas de energía nuclear. Entonces, en particular, la Asociación Nuclear Mundial publicó recientemente su informe con datos muy interesantes. Según él, el número de víctimas humanas que acompañan la producción de un gigavatio de electricidad en las centrales nucleares es 43 veces menor que en las centrales térmicas tradicionales.

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Hay otros beneficios igualmente importantes. A saber:

  • bajo costo de producción de electricidad;
  • pureza ecológica de la energía nuclear (con la excepción de la contaminación térmica del agua);
  • falta de geo-referenciación estricta de las centrales nucleares a las principales fuentes de combustible.

En lugar de conclusión

En 1950, se construyó la primera central nuclear del mundo. El principio de funcionamiento de las centrales nucleares es dividir el átomo con la ayuda de un neutrón. Como resultado de este proceso, se libera una enorme cantidad de energía.

Parecería que la energía nuclear es un beneficio excepcional para la humanidad. Sin embargo, la historia ha demostrado lo contrario. En particular, dos grandes tragedias, el accidente en la central nuclear soviética de Chernobyl en 1986 y el accidente en la central japonesa Fukushima-1 en 2011, demostraron el peligro que representa el átomo "pacífico". Y muchos países del mundo hoy comenzaron a pensar en el abandono parcial o incluso completo de la energía nuclear.

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