A metà del ventesimo secolo, le migliori menti dell'umanità hanno lavorato duramente su due compiti contemporaneamente: sulla creazione di una bomba atomica e anche su come utilizzare l'energia dell'atomo per scopi pacifici. Così sono nate le prime centrali nucleari del mondo. Qual è il principio di funzionamento di una centrale nucleare? E dove si trovano le più grandi di queste centrali elettriche nel mondo?
Storia e caratteristiche dell'energia nucleare
"L'energia è il capo di tutto" - ecco come puoi parafrasare un proverbio ben noto, date le re altà oggettive del 21° secolo. Con ogni nuovo ciclo di progresso tecnologico, l'umanità ha bisogno di una quantità crescente di esso. Oggi l'energia dell'"atomo pacifico" viene utilizzata attivamente nell'economia e nella produzione, e non solo nel settore energetico.
L'elettricità generata dalle cosiddette centrali nucleari (che funzionano secondo un principio molto semplice) è ampiamente utilizzata nell'industria, nell'esplorazione spaziale, nella medicina e nell'agricoltura.
L'energia nucleare è una branca dell'industria pesante che estrae calore ed elettricità dall'energia cinetica dell'atomo.
Quando sono apparsile prime centrali nucleari? Gli scienziati sovietici hanno studiato il principio di funzionamento di tali centrali elettriche negli anni '40. A proposito, in parallelo hanno anche inventato la prima bomba atomica. Pertanto, l'atomo era sia "pacifico" che mortale.
Nel 1948, I. V. Kurchatov suggerì che il governo sovietico iniziasse a svolgere lavori diretti sull'estrazione dell'energia atomica. Due anni dopo, in Unione Sovietica (nella città di Obninsk, nella regione di Kaluga), iniziò la costruzione della prima centrale nucleare del pianeta.
Il principio di funzionamento di tutte le centrali nucleari è simile, e non è affatto difficile capirlo. Questo sarà discusso ulteriormente.
NPP: principio di funzionamento (foto e descrizione)
Il lavoro di qualsiasi centrale nucleare si basa su una potente reazione che si verifica durante la fissione del nucleo di un atomo. Gli atomi di uranio-235 o plutonio sono più spesso coinvolti in questo processo. Il nucleo degli atomi divide il neutrone che li entra dall'esterno. In questo caso vengono prodotti nuovi neutroni e frammenti di fissione, che hanno un'enorme energia cinetica. Proprio questa energia è il prodotto principale e chiave di qualsiasi centrale nucleare
Così puoi descrivere il principio di funzionamento di un reattore di una centrale nucleare. Nella prossima foto puoi vedere come appare dall'interno.
Ci sono tre tipi principali di reattori nucleari:
- reattore a canale ad alta potenza (abbreviato in RBMK);
- reattore ad acqua a pressione (VVER);
- reattore a neutroni veloci (FN).
Separatamente, vale la pena descrivere il principio di funzionamento delle centrali nucleari nel suo insieme. Come funziona sarà discusso.nel prossimo articolo.
Principio di funzionamento della centrale nucleare (diagramma)
La centrale nucleare funziona in determinate condizioni e in modalità rigorosamente definite. Oltre a un reattore nucleare (uno o più), la struttura di una centrale nucleare comprende altri sistemi, strutture speciali e personale altamente qualificato. Qual è il principio di funzionamento delle centrali nucleari? Può essere brevemente descritto come segue.
L'elemento principale di qualsiasi centrale nucleare è un reattore nucleare, in cui si svolgono tutti i principali processi. Abbiamo scritto cosa succede nel reattore nella sezione precedente. Il combustibile nucleare (di solito il più delle volte uranio) sotto forma di piccole palline nere viene immesso in questo enorme calderone.
L'energia rilasciata durante le reazioni che avvengono in un reattore nucleare viene convertita in calore e trasferita al liquido di raffreddamento (solitamente acqua). Va notato che durante questo processo il liquido di raffreddamento riceve anche una certa dose di radiazioni.
Inoltre, il calore del liquido di raffreddamento viene trasferito all'acqua normale (attraverso dispositivi speciali - scambiatori di calore), che di conseguenza bolle. Il vapore acqueo risultante aziona la turbina. A quest'ultimo è collegato un generatore che genera energia elettrica.
Quindi, secondo il principio di funzionamento di una centrale nucleare, questa è la stessa centrale termica. L'unica differenza è come viene prodotto il vapore.
Geografia dell'energia nucleare
I primi cinque paesi nella produzione di energia nucleare sono i seguenti:
- USA.
- Francia.
- Giappone.
- Russia.
- Corea del Sud.
Allo stesso tempo, gli Stati Uniti d'America, generando circa 864 miliardi di kWh all'anno, producono fino al 20% dell'elettricità mondiale.
In totale, 31 stati nel mondo gestiscono centrali nucleari. Di tutti i continenti del pianeta, solo due (Antartide e Australia) sono completamente privi di energia nucleare.
Oggi, ci sono 388 reattori nucleari in funzione nel mondo. È vero, 45 di loro non producono elettricità da un anno e mezzo. La maggior parte dei reattori nucleari si trova in Giappone e negli Stati Uniti. La loro geografia completa è presentata nella mappa seguente. I paesi con reattori nucleari in funzione sono contrassegnati in verde, viene indicato anche il loro numero totale in uno stato particolare.
Sviluppo dell'energia nucleare in diversi paesi
In generale, a partire dal 2014, c'è stato un calo generale nello sviluppo dell'energia nucleare. I leader nella costruzione di nuovi reattori nucleari sono tre paesi: Russia, India e Cina. Inoltre, un certo numero di stati che non hanno centrali nucleari stanno pianificando di costruirle nel prossimo futuro. Questi includono Kazakistan, Mongolia, Indonesia, Arabia Saudita e un certo numero di paesi del Nord Africa.
D' altra parte, un certo numero di stati ha intrapreso una graduale riduzione del numero di centrali nucleari. Questi includono Germania, Belgio e Svizzera. E in alcuni paesi (Italia, Austria, Danimarca, Uruguay) l'energia nucleare è vietata a livello legislativo.
Problemi principali del nucleare
C'è un problema ambientale significativo associato allo sviluppo dell'energia nucleare. Questo è il cosiddetto inquinamento termico dell'ambiente. Pertanto, secondo molti esperti, le centrali nucleari emettono più calore delle centrali termiche di pari capacità. Particolarmente pericoloso è l'inquinamento dell'acqua termale, che sconvolge le condizioni naturali di vita degli organismi biologici e porta alla morte di molte specie di pesci.
Un altro problema scottante relativo al nucleare riguarda la sicurezza nucleare in generale. Per la prima volta, l'umanità ha pensato seriamente a questo problema dopo il disastro di Chernobyl nel 1986. Il principio di funzionamento della centrale nucleare di Chernobyl non era molto diverso da quello di altre centrali nucleari. Tuttavia, ciò non la salvò da un grave e grave incidente, che comportò gravissime conseguenze per l'intera Europa dell'Est.
Inoltre, il pericolo dell'energia nucleare non si limita ai possibili incidenti causati dall'uomo. Quindi, sorgono grossi problemi con lo sm altimento delle scorie nucleari.
Vantaggi del nucleare
Tuttavia, i sostenitori dello sviluppo dell'energia nucleare citano anche i chiari vantaggi delle centrali nucleari. Così, in particolare, la World Nuclear Association ha recentemente pubblicato il suo rapporto con dati molto interessanti. Secondo lui, il numero di vittime umane che accompagna la produzione di un gigawatt di elettricità nelle centrali nucleari è 43 volte inferiore rispetto alle tradizionali centrali termiche.
Ci sono altri vantaggi altrettanto importanti. Vale a dire:
- produzione di elettricità a basso costo;
- pulizia ambientale dell'energia nucleare (ad eccezione dell'inquinamento delle acque termali);
- Mancanza di un rigoroso riferimento geografico delle centrali nucleari alle grandi fonti di combustibile.
Invece di una conclusione
Nel 1950 fu costruita la prima centrale nucleare del mondo. Il principio di funzionamento delle centrali nucleari è la fissione di un atomo con l'aiuto di un neutrone. Questo processo rilascia un'enorme quantità di energia.
Sembrerebbe che l'energia nucleare sia un vantaggio eccezionale per l'umanità. Tuttavia, la storia ha dimostrato il contrario. In particolare, due grandi tragedie - l'incidente alla centrale nucleare sovietica di Chernobyl nel 1986 e l'incidente alla centrale giapponese Fukushima-1 nel 2011 - hanno dimostrato il pericolo rappresentato dall'atomo "pacifico". E molti paesi del mondo oggi hanno cominciato a pensare al rifiuto parziale o addirittura totale dell'energia nucleare.
