Nuklearno gorivo u nuklearnim elektranama. Nuklearne elektrane

Upotreba nuklearnog goriva u reaktorima za proizvodnju toplinske energije ima niz važnih karakteristika zbog fizičkih svojstava i nuklearne prirode procesa koji se odvijaju. Ove karakteristike određuju specifičnosti nuklearne energije, prirodu njene tehnologije, posebne uslove rada, ekonomski pokazatelji i uticaj na okruženje. Oni također određuju glavne naučne, tehničke i inženjerske probleme koji se moraju riješiti širokim razvojem pouzdane, ekonomične i sigurne nuklearne tehnologije.

Najvažnije karakteristike nuklearnog goriva koje se manifestuju tokom njegovog korišćenja energije:

1. visoka kalorijska vrijednost, tj. oslobađanje toplote po jedinici mase izdvojenih nuklida;

2. nemogućnost potpunog „sagorevanja“ (fisije) svih fisionih nuklida tokom jednokratnog boravka goriva u reaktoru, jer u jezgri reaktora uvijek je potrebno imati kritičnu masu goriva i možete „spaliti“ samo onaj dio koji prelazi kritičnu masu;

3. sposobnost djelomičnog, pod određenim uvjetima potpune, pa čak i proširene reprodukcije (konverzije) fisilnih nuklida, tj. dobijanje sekundarnog nuklearnog goriva iz reproduktivnih nuklearnih materijala (238 U i 232 Th);

4. „sagorevanje“ nuklearnog goriva u reaktoru ne zahteva oksidator i nije praćeno kontinuiranim ispuštanjem produkata „sagorevanja“ u okolinu;

5. proces fisije je istovremeno praćen akumulacijom radioaktivnih kratkotrajnih i dugoživućih produkata fisije, kao i produkata raspada, dugo vrijeme očuvanje visoki nivo radioaktivnost. Dakle, gorivo koje se ozračuje u reaktoru i troši u njemu ima izuzetno visoku radioaktivnost i kao rezultat toga stvaranje preostale toplote, što stvara posebne poteškoće u rukovanju ozračenim nuklearnim gorivom;

6. Lančana reakcija fisije nuklearnog goriva je praćena oslobađanjem ogromnih fluksova neutrona. Pod uticajem neutrona visoke energije (E>0,1 MeV) u ozračenim konstruktivnim materijalima reaktora (obloga goriva, delovi gorivih sklopova, uređaji u reaktoru, kućište), kao i u rashladnoj tečnosti i materijalima biološke zaštite, u U atmosferi gasa koji ispunjava prostor između reaktora i njegove biološke zaštite, mnogi hemijski stabilni (neradioaktivni) elementi se pretvaraju u radioaktivne. Javlja se takozvana indukovana aktivnost.

Visok kapacitet oslobađanja topline nuklearnog goriva je posljedica značajne intranuklearne energije koja se oslobađa tijekom svakog događaja fisije teškog atoma uranijuma ili plutonijuma. Tokom sagorevanja organskog goriva odvijaju se procesi hemijske oksidacije, praćeni relativno malim oslobađanjem energije.

Prilikom sagorevanja (oksidacije) atoma ugljika u skladu sa reakcijom C+O 2 →CO 2 oslobađa se oko 4 eV energije za svaki interakcijski događaj, dok se prilikom fisije jezgra atoma uranijuma 235 U+n →X 1 +X 2 oko 200 eV oslobađa se MeV energije za svaki događaj fisije. Tako visoko koncentrirano oslobađanje energije po jedinici mase dovodi do ogromnog termičkog stresa. Temperaturna razlika duž polumjera gorivne šipke doseže nekoliko stotina stupnjeva.

Osim toga, materijali jezgre doživljavaju ogromna dinamička i radijacijska opterećenja uzrokovana protokom rashladne tekućine i snažnim radijacijskim utjecajem tokova jonizujućeg zračenja visoke gustoće na gorivo i konstrukcijske materijale. Konkretno, radijacijski efekat brzih neutrona uzrokuje značajna oštećenja radijacije (krtost, oticanje, povećano puzanje) u materijalima konstrukcije reaktora. Stoga su materijali koji se koriste u reaktorima podložni posebne zahtjeve. Jedan od njih je najviši stepen čistoće od nečistoća (tzv. materijali nuklearne čistoće). Zbog toga je presjek interakcije i apsorpcije (koji je važan za održavanje lančane reakcije fisije) neutrona materijalima minimalan.

Pokazalo se da je nivo zahtjeva za sastavom i svojstvima materijala koji se koriste u izgradnji reaktora toliko visok da je pokrenuo razvoj niza novih i naprednih tehnologija za proizvodnju specijalnih materijala i poluproizvoda, kao i specijalnih metode i sredstva kontrole njihovog kvaliteta. Trenutno je razvijena i savladana tehnologija za industrijsku proizvodnju materijala kao što su berilijum, nuklearni grafit, teška voda, legure cirkonija i niobija, metalni kalcij, bor i nerđajući čelici otporni na toplotu, bor obogaćen izotopom od 10 V, i rijetkih zemljanih elemenata.

Visok kalorijski sadržaj uzrokuje naglo smanjenje i mase i fizičke zapremine nuklearnog goriva potrebnog za proizvodnju određene količine energije. Dakle, skladištenje i transport sirovine (hemijski koncentrat prirodnog uranijuma) i gotovog goriva zahtevaju relativno niske troškove. Posljedica toga je neovisnost lokacije nuklearnih elektrana od područja vađenja i proizvodnje nuklearnog goriva, što značajno utiče na izbor ekonomski povoljnog geografskog položaja proizvodnih snaga. U tom smislu možemo govoriti o univerzalnoj prirodi nuklearnog goriva. Njegova nuklearna fizička svojstva su svuda ista, a ekonomičnost upotrebe praktički ne zavisi od udaljenosti do potrošača. Mogućnost nepovezanosti lokacije nuklearnih elektrana sa mjestom vađenja i proizvodnje nuklearnog goriva omogućava im da budu ekonomski optimalno smještene u cijeloj zemlji, približavajući ih što je moguće više potrošačima električne i toplinske energije. U poređenju sa elektranama na fosilna goriva, nuklearne elektrane nemaju poteškoća u vezi sa sezonskim klimatskim uslovima za isporuku i snabdevanje gorivom. Nuklearni materijali izvađeni iz podzemlja i prerađeni mogu se skladištiti bilo koji broj godina uz vrlo niske troškove, bez potrebe za velikim i skupim skladištima.

Potreba za ponovljenim kruženjem nuklearnog goriva u gorivom ciklusu i nemogućnost njegovog potpunog izgaranja tokom jednokratnog boravka u reaktoru je zbog potrebe održavanja lančane reakcije fisije. Samoodrživa lančana reakcija u jezgru je moguća samo ako u njoj postoji kritična masa fisionog materijala u datoj konfiguraciji i pod određenim uvjetima umjerenosti i apsorpcije neutrona. Stoga je za dobivanje toplinske energije u reaktoru, pri radu na projektnoj snazi za dato vrijeme, potrebno imati određeni višak fisionih nuklida u jezgru iznad kritične mase. Ovaj višak stvara rezervu reaktivnosti u jezgri reaktora, koja je neophodna da bi se postiglo specificirano ili izračunato sagorevanje goriva. Izgaranje nuklearnog goriva u jezgri reaktora je proces potrošnje fisijskih nuklida, primarnih i sekundarnih, kao rezultat fisije tokom njihove interakcije sa neutronima. Izgaranje se obično određuje količinom oslobođene toplinske energije ili količinom (masom) izdvojenih nuklida po jedinici mase goriva ubačenog u reaktor. Shodno tome, da bi se u reaktoru sagorila određena količina uranijuma, potrebno je u njega napuniti gorivo koje ima znatno veću masu od kritične mase. U tom slučaju, nakon postizanja zadatog sagorijevanja, kada je rezerva reaktivnosti iscrpljena, potrebno je istrošeno gorivo zamijeniti svježim kako bi se održala lančana reakcija fisije. Zahtjev da se u jezgri reaktora konstantno sadržava velika masa nuklearnog goriva, dizajniranog za dugi period rada kako bi se osigurala data izlazna energija, uzrokuje značajne jednokratne troškove za plaćanje prvog punjenja goriva i sljedećih serija pripremljenih za ponovno punjenje. Ovo je jedna od bitnih i fundamentalnih razlika u uslovima korišćenja nuklearnog goriva u elektranama u odnosu na organsko gorivo.

Međutim, istrošeno gorivo uklonjeno iz jezgre će sadržavati značajnu količinu fisionih materijala i plodnih nuklida koji imaju značajnu vrijednost. Ovo gorivo, nakon hemijskog prečišćavanja od fisionih produkata, može se vratiti u ciklus goriva za ponovnu upotrebu. Količina fisionih nuklida u istrošenom gorivu koja ostaje neiskorištena tokom jednokratnog boravka u reaktoru zavisi od vrste reaktora i vrste goriva i može iznositi do 50% prvobitno napunjenih. Naravno, takav vrijedan “otpad” se mora koristiti. U tu svrhu, specijal tehnička sredstva i postrojenja za skladištenje, transport i hemijsku regeneraciju istrošenog goriva (SFA). Fisijski materijali uklonjeni iz sklopova istrošenog goriva mogu se vraćati i stalno cirkulirati kroz reaktore i postrojenja za gorivo nuklearna industrija: radiohemijska postrojenja koja obezbeđuju regeneraciju (prečišćavanje od fisionih produkata i nečistoća) goriva istovarenog iz reaktora i njegovo vraćanje u gorivni ciklus nakon neophodnog dodatnog obogaćivanja fisionim nuklidima; metalurška postrojenja za proizvodnju novih gorivnih elemenata, u kojima se regenerisano gorivo dodaje svježem gorivu koje nije ozračeno u reaktorima. dakle, karakteristična karakteristika dovod goriva u Nuklearna energija je tehnička izvodljivost i neophodnost vraćanja u ciklus (recikliranja) fisionih i plodnih izotopa uranijuma i plutonijuma koji nisu korišćeni tokom jednog boravka u reaktoru. Da bi se osiguralo nesmetano snabdijevanje gorivom, stvaraju se potrebni kapaciteti preduzeća za pogon goriva. Mogu se smatrati preduzećima koja zadovoljavaju „sopstvene potrebe“ nuklearne energije kao industrije. Koncept razvoja nuklearne energije korištenjem reaktora za razmnožavanje nuklearnog goriva zasniva se na mogućnosti recikliranja uranijuma i plutonijuma. Osim toga, recikliranjem uranijuma i plutonijuma, značajno se smanjuju zahtjevi za prirodnim uranijumom i kapacitetom za obogaćivanje uranijuma za reaktore na termalnim neutronima, koji trenutno dominiraju u razvoju nuklearne energetike. Iako nema prerade istrošenog goriva, nema reciklaže uranijuma i plutonijuma. To znači da reaktori na termalnim neutronima mogu biti pogonjeni samo svježim gorivom napravljenim od iskopanog i prerađenog uranijuma, dok će se istrošeno gorivo skladištiti.

Reprodukcija nuklearnog goriva odvija se u gotovo svakom reaktoru dizajniranom za proizvodnju energije, koji, uz fisijske materijale, sadrži sirove plodne materijale (238 U i 232 Th). Ako ne uzmemo u obzir hipotetički slučaj korištenja superobogaćenog (~ 90%) uranijskog goriva za neke posebne reaktore, tada će u svim nuklearnim reaktorima koji se koriste u energetskom sektoru doći do djelomične, a pod određenim uvjetima, potpune, pa čak i proširene reprodukcije nuklearnog goriva - izotopa plutonijuma, koji imaju istu visoku toplotnu vrednost kao 235 U. Plutonijum se može izolovati iz istrošenog goriva u postrojenjima za hemijsku preradu u čistom obliku i koristiti za proizvodnju mešanog goriva uranijum-plutonijum. Mogućnost proizvodnje plutonijuma u bilo kom reaktoru termalnih neutrona omogućava da se svaka nuklearna elektrana kvalifikuje kao preduzeće dvostruke namene: ne samo da proizvodi toplotnu i električnu energiju, već i proizvodi nove nuklearno gorivo– plutonijum. Međutim, uloga plutonijuma se ne očituje samo u njegovom nagomilavanju u istrošenom gorivu. Značajan dio rezultirajućih fisionih izotopa plutonijuma podliježe fisiji u reaktoru, poboljšavajući ravnotežu goriva i doprinoseći povećanju sagorijevanja goriva ubačenog u jezgro. Najprikladnija je, prema današnjim zamislima, upotreba plutonijuma u reaktorima na brzim neutronima, gde omogućava povećanje kritične mase, a samim tim i opterećenja u odnosu na 235 U za 20-30% i dobijanje veoma visoki koeficijenti koji premašuju jedinicu reprodukcije. Upotreba plutonija u gorivu reaktora na termalnim neutronima, iako ne daje značajan dobitak u kritičnoj masi i tako visoke stope reprodukcije kao u reaktorima na brzim neutronima, ipak stvara veliki učinak, povećavajući resurse nuklearnog goriva.

U nuklearnoj energiji, pored uranijuma, postoje mogućnosti za razvoj torijskih gorivnih ciklusa. U ovom slučaju, prirodni izotop 232 Th koristi se za proizvodnju 233 U, koji je po svojim nuklearnim svojstvima sličan 235 U. Međutim, trenutno je teško očekivati bilo kakvu značajniju upotrebu uranijum-torijumskog ciklusa u nuklearnoj energiji. To se objašnjava činjenicom da je 232 Th, kao i 238 U, samo plodan, ali ne i fisioni materijal, a tehnologija obrade torija ima niz specifične karakteristike i još uvijek nije razvijen u industrijskom obimu. Istovremeno, prirodnog uranijuma još ne nedostaje. Štaviše, postoji kontinuirana akumulacija otpadnog uranijuma u skladištima, koji je spreman za upotrebu kao materijal za razmnožavanje u reaktorima za razmnožavanje.

Odsustvo potrebe za oksidantom za proizvodnju energije jedna je od ključnih ekoloških prednosti korištenja nuklearne energije u odnosu na energiju ugljikovodika. Emisije plinova iz nuklearnih elektrana uglavnom su posljedica potreba ventilacijskih sistema elektrane. Za razliku od nuklearnih elektrana, svake godine se milioni kubnih metara gasova sagorevanja ispuštaju u vazduh. To uključuje, prije svega, okside ugljika, dušika i sumpora, koji uništavaju ozonski omotač planete i stvaraju veliko opterećenje na biosferi susjednih teritorija.

Nažalost, pored prednosti, nuklearna energija ima i svoje nedostatke. To uključuje, posebno, stvaranje fisijskih i aktivacijskih produkata tijekom rada nuklearnog reaktora. Takve tvari ometaju rad samog reaktora i radioaktivne su. Međutim, količina proizvedenog radioaktivnog otpada je ograničena (mnogo reda veličine manje od otpada iz termoelektrana). Osim toga, postoje dokazane tehnologije za njihovo prečišćavanje, ekstrakciju, kondicioniranje, sigurno skladištenje i odlaganje. Brojni radioaktivni izotopi ekstrahovani iz istrošenog goriva aktivno se koriste u industrijskim i drugim tehnologijama. At dalji razvoj tehnologije za preradu sklopova istrošenog goriva, postoje i izgledi za izdvajanje fisionih proizvoda iz njega - rijetkih zemnih elemenata, koji imaju veliku vrijednost.

Izbor iz knjige: "Nuklearna energija. Jeste li pitali? Odgovaramo!"

Akatov A. A., Koryakovsky Yu. S. 2012

„Zašto je Rusiji potrebna nuklearna industrija?

Istorijski gledano, glavni razlog za pojavu nuklearne industrije u našoj zemlji bilo je stvaranje nuklearnog oružja. Da li je postojala značajna potreba za ovim? Godine 1945., bacanjem nuklearnih bojevih glava na Hirošimu i Nagasaki, Sjedinjene Države su jasno stavile do znanja ko je "glavni" na svjetskoj sceni. Gradovi SSSR-a su mogli podijeliti sudbinu Japanaca, iako to sada može izgledati kao pretjerivanje. IN što je brže moguće Naši znanstvenici uspjeli su stvoriti vlastito nuklearno oružje i uspostaviti ravnotežu snaga, ali gotovo paralelno sa sektorom nuklearne odbrane počela se razvijati nuklearna energija, a počele su se graditi nuklearne elektrane dizajnirane za proizvodnju električne energije kroz fisijski lanac. reakcija. Postepeno je „mirni“ atom zamijenio „vojni“ i trenutno naša zemlja ne treba da razvija nuklearna punjenja za oružje. Pa sada najvažniji zadatak industrija treba da obezbedi ruske potrošače električnom energijom u uslovima rastuće nestašice energije.

Kada je prva nuklearna elektrana u ljudskoj istoriji proizvela industrijsku struju?

U oblasti miroljubive upotrebe atomska energija Bili smo ispred Amerikanaca: prva nuklearna elektrana proizvela je industrijsku struju 27. juna 1954. godine. Ovaj događaj se održao nedaleko od Moskve - u gradu Obninsku, na teritoriji Instituta za fiziku i energiju po imenu. A.I. Leypunsky. Prva nuklearna elektrana, "stara dama", kako su je počeli zvati posljednjih godina rada, radila je bezbedno 48 godina, a ugašena je relativno nedavno, 2002. godine. Institut za fiziku i energiju postoji do danas, jedan od najvećih naučni centri naša zemlja.

Da li je nuklearno gorivo samo uranijum?

Naravno da ne. Gotovo u cijelom svijetu koristi se nuklearno gorivo na bazi uranijuma obogaćenog takozvanim fisijskim izotopom - uranijum-235. Sadržaj uranijuma-235 u uranijumu od kojeg se proizvodi gorivo je 3-5%, a preostalih 95-97% je nefisilni uranijum-238. Ali metalni uranijum se ne stavlja u reaktore, već se pretvara u oblik dioksida (UO2), iz kojeg se presuju tablete. Peleti se stavljaju u metalne cijevi koje se nazivaju gorivi elementi ili gorivne šipke. Gorivne šipke su povezane u gorivne sklopove (FA). Gorivni sklopovi su moduli koji se stavljaju u reaktor ili istovaruju iz reaktora prilikom zamjene goriva.

Šta je „ciklus nuklearnog goriva“?

U ovom slučaju mi pričamo o tome ne o matematičkom ili fizičkom konceptu ciklusa. U industriji se ciklusom obično naziva grupa preduzeća koja su međusobno blisko povezana. Na primjer, ovako: proizvod koji proizvodi jedno od preduzeća je sirovina za drugo. Formirana je grupa industrija u nuklearnoj industriji koja rješava probleme vezane za proizvodnju i korištenje nuklearnog goriva. Rad preduzeća nuklearnog gorivnog ciklusa organizovan je na sledeći način. Prvo se iz dubine vadi ruda uranijuma, uran se pročišćava od nepotrebnih nečistoća, obogaćuje se potrebnim izotopom (uranijum-235) i pretvara u oblik pogodan za „spaljivanje“ u nuklearnom reaktoru - u nuklearni oblik. gorivo. Gorivo u reaktoru "radi" nekoliko godina, zahvaljujući čemu nuklearna elektrana proizvodi se električna energija, nuklearni ledolomci i podmornice plove morima i okeanima, a naučnici dolaze do novih otkrića. Jednom u reaktoru, gorivo (sada se zove istrošeno nuklearno gorivo) je visoko radioaktivno i sadrži vrijedne komponente koje su nastale tokom nuklearne reakcije. Mora se bezbedno obraditi, vredni materijali moraju biti odvojeni, a nastali radioaktivni otpad pretvoren u neopasan oblik i zakopan. Ove zadatke rješavaju i preduzeća uključena u ciklus nuklearnog goriva.B Ruska Federacija odgovarajući proizvodni pogoni su objedinjeni u okviru Atomenergo holding kompanije.

Znamo zašto se ljudi bogate. Zašto je uranijum obogaćen?

U nuklearnom reaktoru događa se samoodrživa lančana reakcija nuklearne fisije. To se događa ovako: neutron udari u jezgro uranijuma-235, ono se podijeli na dva dijela i emituje 2-3 neutrona, koji padaju u susjedna jezgra uranijuma-235, oni se također cijepaju - i reakcija se održava. Ali ako u blizini ima malo takvih jezgri, onda neutroni možda neće doći do njih - i reakcija se neće nastaviti. Dakle, performanse nuklearnog reaktora su određene koncentracijom jezgri uranijuma-235 u jezgri. Prirodni uranijum sadrži 99,3% nefisijskog uranijuma-238 i samo 0,7% fisijskog uranijuma-235. A ako u reaktor ubacite gorivo iz prirodnog uranijuma, tada se neće dogoditi nuklearna reakcija. Zbog toga se prirodni uranijum obogaćuje, sadržaj uranijuma-235 se povećava na 3-5%. (Sam uranijum se, naravno, ne može obogatiti, potrebna je pomoć stručnjaka.) Iskreno rečeno, mora se reći da postoje reaktori koji rade na gorivo sa prirodnim sadržajem uranijuma-235. Ali oni koriste tešku vodu, čija proizvodnja također zahtijeva određene troškove.

Koliko nuklearnih blokova postoji u Rusiji i svijetu?

U našoj zemlji postoji 10 nuklearnih elektrana sa 33 nuklearna bloka. Udio električne energije proizvedene u ruskim nuklearnim elektranama iznosi oko 17% od ukupnog broja i gotovo se poklapa sa svjetskim prosjekom - 15%. Sve naše nuklearne elektrane, osim Bilibina, nalaze se u evropskom dijelu zemlje. Reaktori prvih nuklearnih elektrana periodično se nadograđuju kako bi se uskladili sa stalno strožim sigurnosnim zahtjevima.U julu 2012. godine u svijetu su radila 433 nuklearna elektrana.

Imaju li ruske nuklearne elektrane identične reaktore ili ne?

Nuklearna energija u našoj zemlji je uglavnom zastupljena sa tri vrste reaktora:

RBMK (kanalni reaktor velike snage)

VVER (vodeni reaktor pod pritiskom)

BN (reaktor brzih neutrona) Reaktori tipa RBMK se ugrađuju u jednokružne nuklearne elektrane sa vodenim rashladnim sredstvom. Oni koriste grafit kao moderator neutrona, zbog čega se ovi reaktori nazivaju i uran-grafit reaktori. Rad u Nuklearnoj elektrani Bilibino mlađa braća RBMK - EGP reaktori sa sličnim principom rada Reaktori tipa VVER rade u nuklearnim elektranama sa dva kruga; Voda cirkuliše i u prvom i u drugom krugu. Ovi reaktori se nazivaju vodeno hlađeni reaktori jer je voda i rashladno sredstvo i moderator neutrona. Novoizgrađeni blokovi će biti opremljeni VVER reaktorima sljedeće generacije, koji su snažniji i sigurniji, trenutno imamo samo jedan BN reaktor, iako će u narednim godinama biti pušten drugi veliki reaktor na brzim neutronima. Ali ova vrsta reaktora je budućnost, jer omogućava potpunije korištenje rezervi uranijuma.

Koliko dugo nuklearno gorivo "radi" u reaktoru?

Uranijsko gorivo koje se puni u reaktor traje 3-4 godine. Za godišnji rad velike nuklearne elektrane potrebno je samo nekoliko desetina tona nisko obogaćenog uranijuma. Poređenja radi, stanica na ugalj koja proizvodi ekvivalentnu količinu električne energije troši pet vozova uglja, ali ne godišnje, već... po danu.

Zašto ne zamijeniti nuklearne elektrane turbinama na vjetar?

Energija vjetra je previše raspršena i teško ju je prikupiti. Ima smisla instalirati „vetroturbine“ u onim regionima gde duvaju jaki, stabilni vetrovi. To su pustinje, morske obale, a kod nas zauzimaju samo 10% površine zemlje. A riječ je, po pravilu, o udaljenim područjima, gdje je najbliži potrošač električne energije veoma udaljen. Naravno, ova vrsta energije nije „zabranjena“. Na karti Rusije postoje područja gdje je zaista preporučljivo instalirati vjetroelektrane. Ali još nisu u stanju da riješe problem snabdijevanja energijom u cijeloj zemlji, a posebno u velikim gradovima.

Zaustavimo sve nuklearne elektrane!

Poslije Černobilska nesreća i nedavne nesreće u nuklearnoj elektrani Fukushima I u Japanu, u društvu je kružilo mišljenje da bi to značajno smanjilo rizike ako se zaustave reaktori u svim nuklearnim elektranama. Međutim, ljudi koji tako misle zaboravljaju važnu ulogu Nuklearne elektrane u opskrbi energijom velikih regija. Na primjer, Lenjingradska nuklearna elektrana proizvodi trećinu električne energije koja se troši u Sjeverozapadnom federalnom okrugu. Čime ga zamijeniti? Trebamo li dodatno povećati sagorijevanje plina, lož ulja i uglja? To će podrazumijevati dodatne ekološke, ekonomske i transportni rizici. I još nešto: gašenjem svih nuklearnih elektrana nećemo smanjiti, već, naprotiv, povećati rizike od zračenja. Problem istrošenog nuklearnog goriva i akumuliranog radioaktivnog otpada neće nestati, već će samo rasti, budući da se nuklearni blok u gašenju ne može prepustiti sudbini. Bit će potrebno istovremeno pokrenuti nekoliko složenih i skupih programa razgradnje nuklearnih blokova, uključujući čišćenje objekata od radioaktivne kontaminacije i demontažu opreme koja je snažan izvor zračenja. A nastali radioaktivni otpad ne može se baciti na deponiju - pitanje gdje ga smjestiti također će zahtijevati rješenje.

Koliko stručnjaka upravlja radom agregata?

Ako uporedimo nuklearnu jedinicu i osobu, tada se reaktor može nazvati srcem, a kontrolna soba (kontrolna soba) može se nazvati mozgom. Odavde operateri - profesionalci visoke klase - kontrolišu procese koji se odvijaju u reaktoru, rad parne turbine i pogonske jedinice u cjelini. Ima ih tri, i svaki sjedi za svojom konzolom. Osim toga, u kontrolnoj sobi se nalazi nadzornik smjene jedinice ili njegov zamjenik, ali oni ne sudjeluju direktno u upravljanju, već obavljaju funkciju posmatrača s pravom intervencije, na primjer, ako se otkrije greška u postupanju operatera. . Samo 4-5 osoba. Čini se da to nije dovoljno za ovako odgovoran zadatak? Ali u zapadnim nuklearnim elektranama slične funkcije obavljaju samo dva zaposlenika, dok se niz poslova prenosi na automatizaciju.

Koliko brzo možete ugasiti nuklearni reaktor?

Bukvalno za dvije sekunde. Dizajn svakog reaktora sadrži takozvane šipke za hitne slučajeve. Tokom normalnog rada, uklanjaju se iz jezgra reaktora i vise iznad njega. Kada dođe hitni signal, šipke bukvalno padaju pod vlastitom težinom, trenutno zaustavljajući lančanu reakciju u nuklearnom gorivu. Inače, u vrijeme nesreće u Černobilju sistem je radio za red veličine sporije. Za gašenje reaktora 1986. godine bilo je potrebno 14 sekundi, što je bio jedan od razloga zašto nesreća nije spriječena. Iz naučene lekcije izvučeni su zaključci i urađen značajan rad na poboljšanju zaštite u vanrednim situacijama kako bi se izbjeglo ponavljanje slične situacije u budućnosti.

Je li istina da nuklearno gorivo svijetli nakon rada u reaktoru?

Da, ovaj fascinantan spektakl se može posmatrati ako je istrošeno gorivo u vodi. Izvana izgleda kao plavi oreol koji okružuje gorive sklopove, vertikalno postavljen ispod sloja tamne vode na dubini od nekoliko metara. Čini se da je gorivo osvijetljeno reflektorima, ali u stvarnosti to nije slučaj. Brzi elektroni koje emituje nuklearno gorivo kreću se brzinama većim od brzine svjetlosti u vodi i emituju zračenje u plavom području spektra. Ovaj fenomen se naziva Čerenkov-Vavilov zračenje, a javlja se čak iu čvrstim prozirnim medijima. Nuklearno gorivo ne sija u vazduhu.

Koliko otpada nastaje u nuklearnim elektranama?

Ne mnogo: po godini rada velike elektrane dobijamo 100-200 kubnih metara čvrstog radioaktivnog otpada (SRW) i otprilike istu količinu tečnog radioaktivnog otpada (LRW). Izvori čvrsti otpad- kontaminirani dijelovi i materijali, istrošena oprema reaktorskog kruga, kontaminirana odjeća, alati, krpe koje se koriste za brisanje itd. Izvor tekućeg otpada su mala curenja radioaktivne vode koja se koristi kao rashladno sredstvo, kao i vodeni rastvori koji se koriste za pranje radioaktivno kontaminirane opreme , otpadne vode specijalne praonice i tako dalje. Štaviše, primarni volumen tekućeg otpada je prilično visok - oko 10.000 kubnih metara godišnje. Stoga se isparavaju, zbog čega se prvobitna količina smanjuje za desetine, pa čak i stotine puta.

Kakva je situacija sa otpadom u drugim preduzećima nuklearnog gorivnog ciklusa?

Najveća količina radioaktivnog otpada nastaje tokom procesa iskopavanja uranijuma. To su deponije kamena i radiometrijsko sortiranje otpada. U njima gotovo da i nema uranijuma. I iako je količina takvog otpada velika - predviđeno je više od pedeset hiljada kubnih metara godišnji rad jedan reaktor kapaciteta hiljadu megavata - ne treba zaboraviti da je ovaj otpad niskoaktivni, odnosno da je praktično bezbedan. Ako je njihovo skladištenje pravilno organizirano, onda takva jalovišta ne predstavljaju prijetnju stanovništvu i okolišu. Osim toga, u našoj zemlji su samo u Krasnokamensku (Trans-Baikal Territory).

U kojoj fazi ciklusa nuklearnog goriva nastaje najopasniji otpad?

U fazi prerade istrošenog nuklearnog goriva. Treba napomenuti da svježe gorivo ne predstavlja prijetnju radijacijom: tablete goriva uranijuma možete držati u rukama. Ali kada se u reaktoru fisije uranijuma, stvaraju se proizvodi fisije, a mnogi od njih predstavljaju ozbiljnu opasnost od zračenja. Međutim, opasnost od njih s vremenom se značajno smanjuje. Tako se 40 godina nakon uklanjanja iz reaktora količina radioaktivnih produkata smanjuje za hiljadu puta u odnosu na original. Osim toga, količina visokoradioaktivnog otpada koji nastaje tokom prerade istrošenog goriva čini vrlo mali dio (manje od 1%) ukupne količine radioaktivnog otpada koji nastaje u svim fazama nuklearnog gorivnog ciklusa. Ako uzmemo u obzir deponije jalovine, udio visokoaktivnog otpada neće prelaziti 0,01%. Visokoaktivni otpad je ostakljen, a njegov obim tokom čitave istorije prerade istrošenog nuklearnog goriva u Rusiji na jednog stanovnika naše zemlje je uporediv sa zapreminom loptice za golf.

Kako se postupa s otpadom iz nuklearnih elektrana?

Prva faza je njihovo strogo snimanje i prikupljanje. Računovodstvo je neophodno kako bi se osigurala sigurnost, uzimajući u obzir nedopustivost ulaska radioaktivnih supstanci u okolinu, pa čak i u ruke terorista. Stoga je sistem obračuna i kontrole radioaktivnih supstanci i radioaktivnog otpada u Rusiji doveden na nacionalni nivo.Druga faza je kompaktifikacija, maksimalno smanjenje zapremine otpada. Tečni otpad se isparava, čvrst otpad se presuje i spaljuje. To vam omogućava da smanjite troškove njihovog skladištenja i konačne izolacije.Treća faza je kondicioniranje, pri čemu se otpad pretvara u hemijski otporno, ekološki prihvatljivo stanje. Otpad sa niskom radioaktivnošću može se skladištiti u buradima i kontejnerima za više opasnih materija Predviđene su pouzdanije matrice: blokovi od cementa, bitumena ili stakla. Završna faza je slanje radioaktivnog otpada u specijalizirana skladišta, a zatim u objekat završne izolacije.

Treba li se bojati uvoza radioaktivnog otpada u našu zemlju iz drugih zemalja?

U skladu sa postojećim zakonima, zabranjen je uvoz radioaktivnog otpada na teritoriju naše zemlje. U Rusiju je dozvoljen uvoz samo istrošenih izvora jonizujućeg zračenja i istrošenog nuklearnog goriva proizvedenog u našoj zemlji i vraćenog prema međudržavnom sporazumu. Ali pogrešno je istrošeno gorivo nazivati otpadom iz jednog jednostavnog razloga: otpad su oni materijali koji su u potpunosti iscrpili svoj korisni resurs, u kojima nema ništa vrijedno. Na istrošeno gorivo koje sadrži neizgoreli uranijum, plutonijum i niz drugih izotopa koji se mogu koristiti u geologiji, medicini, poljoprivreda, prostor, itd., ovo se ne primjenjuje. Izvor je vrijednih proizvoda i može se ponovno koristiti.

Koliko su opasne radioaktivne supstance?

Radionuklidi (radioaktivna jezgra), prirodni i umjetni, razlikuju se od stabilnih jezgara po tome što se mogu spontano transformirati u jezgra drugih elemenata. U ovom slučaju, jezgro emituje zračenje, ili, kako ga stručnjaci nazivaju, jonizujuće zračenje. Zračenje uzrokuje određene štete stanicama, uzrokujući devijacije u njihovom funkcioniranju. Istina, ćelije se uspješno bore protiv ovog efekta ako su doze zračenja male. Štoviše, u nedostatku normalnog pozadinskog zračenja, tijelo je depresivno i imunitet se smanjuje. Ali ako je tok zračenja snažan, stanice umiru, što dovodi do poremećaja funkcija organa i tkiva. Treba napomenuti da je u našem običnom životu vjerovatnoća da ćemo biti izloženi tako jakom zračenju da utiče na naše zdravlje izuzetno mala. U običnom životu prosječan Rus prima dozu zračenja iz svih izvora koja je 25-50 puta manja od minimalne doze za koju se uočavaju barem manji štetni efekti.

Recite nam o uslovima rada u rudnicima uranijuma. Da li je opasno?

Prvo, dajmo istorijski primjer koji datira iz doba prije otkrića fenomena radioaktivnosti. Srednjovjekovni rudari iz južne Saksonije često su oboljevali i rano umirali od plućnih patologija, ali su rjeđe bolovali od bolesti zglobova jer su pili rudničku vodu koja je sadržavala uranijum. Naravno, niko nije znao za ovo. Stoga ne čudi da je rad u rudnicima uranijuma nekada bio opasan posao, a incidencija bolesti u rudnicima uranijuma prilično visoka. Počeli smo da otkrivamo šta se dešava i došli do zaključka: razlog je visoka koncentracija prirodnog radioaktivnog gasa – radona, koji je neizostavan pratilac nalazišta uranijuma. Shvativši problem, napisali su "recept" - da osiguraju dobru ventilaciju rudnika. To se pozitivno odrazilo i sada, prema statističkim podacima, stopa smrtnosti radnika u rudarstvu uranijuma nije veća nego u rudarskim preduzećima u drugim industrijama.

Jesu li izloženi samo nuklearni radnici? Ili ne?

I u drugim industrijama, radnici mogu dobiti povećane doze zračenja. Ovdje se u najvećoj mjeri „istakao“ naftno-gasni kompleks. Suština problema je u tome što se uz naftu i plin iz zemlje vade i prirodne radioaktivne tvari, na primjer, radij. Ovi izotopi se talože na unutrašnjim površinama cjevovoda, pumpi i kontejnera i dovode do značajnog povećanja pozadinskog zračenja. Kada se ovaj problem ozbiljno shvati, ustanovljeno je da su doze koje primaju zaposleni u naftnim preduzećima na pojedinim mjestima premašile maksimalne doze za osoblje nuklearnih elektrana, a treba uzeti u obzir i milione tona naftnog mulja, u skladu sa domaćim standardima. radioaktivnog otpada.

Koliko NPP doprinosi mojoj godišnjoj dozi?

Stručnjaci su pažljivo proučavali ovo pitanje i bili iznenađeni. Doprinos svih preduzeća nuklearne industrije, posledica radijacionih nesreća i testiranja nuklearnog oružja dozi prosečnog Rusa je oko 0,3%. Štaviše, ova brojka ostaje važeća za regije u kojima se nalaze nuklearne elektrane. Ostalo je iz prirodnih izvora i medicinskih istraživanja. Izuzetak su područja kontaminirana kao rezultat radijacijskih nesreća, ali čak i tu je „atomski“ doprinos manji od medicinske komponente.

Vjerojatnost nesreće u nuklearnoj elektrani je mala, ali još uvijek nije nula. Kako mogu da ga resetujem?

Vjerovatnoća nesreće u bilo kojem velikom industrijskom objektu nikada neće biti nula - to znaju svi koji su upoznati s predmetom matematičke statistike. U skladu s kanonima ove discipline, bilo koji događaj se može dogoditi s jednom ili drugom vjerovatnoćom: čak postoji vjerovatnoća (iako vrlo mala) smrti od meteorita. Drugim riječima, nije u našoj moći da „poništimo“ mogućnost nesreće, ali je možemo učiniti zanemarljivom. U nuklearnim elektranama u izgradnji, vjerovatnoća veće radijacijske nesreće je 10-7 po reaktoru godišnje. Ovo je uporedivo sa verovatnoćom da avion padne na našu kuću, možda ne meteorit. Ne plašite se da živite u svom domu? NPP savremeni projekti Sigurni su i zato što implementiraju inovativna tehnička rješenja za sprječavanje ispuštanja radioaktivnih tvari izvan stanice čak i u slučaju teške nesreće.

Kako se ponašati u slučaju radijacije?

Prvo, bilo bi lijepo uvjeriti se da je do nesreće sa ispuštanjem radijacije zaista došlo, a da informacija o tome nije „kanard“, jer su se takve provokacije dešavale više puta. Njihov broj se naglo smanjio nakon otvaranja internet stranice russianatom.ru, koja prikazuje informacije na mreži sa senzora sistema za praćenje radijacije preduzeća Rosatom. Ako se nesreća dogodi, pažljivo zatvorite prozore i vrata, nabavite vodu, stavite respiratore ili zavoje od gaze za zaštitu od radioaktivnih aerosola, slušajte radio, uzimajte lijekove koji sadrže jod prema uputama i pričekajte dok se ne oglasi alarm očistiti ili, ako se situacija razvije nepovoljno, evakuaciju.

Zašto je neophodna “jodna profilaksa”?

Jedan od opasnih radioaktivnih izotopa koji nastaju tokom rada nuklearnog reaktora je jod-131. Sposoban je da se selektivno akumulira u štitnoj žlijezdi, organu odgovornom za proizvodnju dva važna hormona, a poremećaj rada štitne žlijezde utiče na funkcioniranje organizma u cjelini.Profilaksa jodom je sljedeća: ljudi zatečeni u području Radioaktivna kontaminacija uzima uobičajeni jod: stabilni izotop, sadržan u lijeku, istiskuje radioaktivni jod iz štitnjače, a njegova izloženost zračenju je značajno smanjena. Možete uzeti farmaceutski alkoholni rastvor joda, razrijediti nekoliko kapi u vodi ili mlijeku, ali je bolje koristiti preparate koji sadrže jod. Na primjer, tabletirani kalijum jodid.Srećom, opasnost od joda-131 nije dugoročna. Poluživot ovog izotopa je oko 8 dana, što znači da nekoliko desetina dana nakon oslobađanja njegova koncentracija pada na sigurne vrijednosti.Na kraju, jedan savjet. Ako ste isprovocirani, nemojte uzimati jod! Zabilježeni su slučajevi da su ljudi, kao rezultat neosnovanih glasina o nesreći u nuklearnoj elektrani, popili toliko alkoholnog rastvora joda da je bila potrebna medicinska pomoć.

Čuo sam da alkohol uklanja radioaktivne supstance iz organizma. je li tako?

Ovo popularno mišljenje moglo je davno iskorijenjeno, ali ga, nažalost, aktivno podržavaju i sami nuklearni naučnici. Međutim, to ne krije ništa više od zgodnog izgovora za „razmišljanje za troje“. Na isti način, neki ljudi s nadom gledaju u kalendar da vide da li danas ima praznika? Priča o dobrobitima alkohola temelji se na stvarnim činjenicama: alkohol zapravo stupa u interakciju sa slobodnim radikalima – opasnim spojevima koji se stvaraju u stanicama kada su izloženi zračenju i radioaktivnim tvarima koje ulaze u tijelo. Problem je u tome što je za postizanje manje ili više značajnog efekta u njihovoj neutralizaciji potrebno popiti toliko alkohola da će to dovesti do teškog trovanja organizma. Ne smijemo zaboraviti da je alkohol otrov. Za smanjenje djelovanja zračenja i uklanjanje radioaktivnih tvari iz tijela razvijeni su posebni preparati - radioprotektori. Iako ne pružaju toliko zadovoljstva kao ispijanje alkoholnih pića, ipak imaju mnogo jači efekat.

Recite nam nešto o „crvenoj šumi“. Je li još uvijek crven?

Tokom nesreće u nuklearnoj elektrani Černobil, oblak radioaktivnih supstanci prekrio je obližnju šumu. Posebno su stradala četinarska stabla. Listopadno drveće godišnje opada lišće i tako se čisti od radionuklida, ali ova „opcija“ nije dostupna za smreke i borove. Kao rezultat toga, drveće je umrlo, a iglice su postale crvene. Fotografije "crvene šume" aktivno se koriste kao argument koji ukazuje na opasnosti nuklearne energije. Ali uporedimo činjenice: zbog najozbiljnije radijacijske nesreće u istoriji čovječanstva stradalo je 560 hektara šume, dok je „normalan“ rad tvornice u Norilsku doveo do uništenja drveća na hiljadu puta većoj površini – 600.000 hektara. ! Inače, sada je na mjestu „crvene šume“ zelena šumica, a ptice pjevaju, iako je pozadinsko zračenje tamo znatno povećano."

Nuklearno gorivo je materijal koji se koristi u nuklearnim reaktorima za izvođenje kontrolirane lančane reakcije. Izuzetno je energetski intenzivan i nesiguran za ljude, što nameće niz ograničenja u njegovoj upotrebi. Danas ćemo naučiti šta je gorivo za nuklearne reaktore, kako se klasifikuje i proizvodi i gdje se koristi.

Napredak lančane reakcije

Tokom nuklearne lančane reakcije, jezgro se dijeli na dva dijela, koji se nazivaju fragmenti fisije. Istovremeno se oslobađa nekoliko (2-3) neutrona, koji naknadno izazivaju fisiju narednih jezgara. Proces se događa kada neutron udari u jezgro izvorne tvari. Fisijski fragmenti imaju visoku kinetičku energiju. Njihova inhibicija u materiji je praćena oslobađanjem ogromne količine topline.

Fragmenti fisije, zajedno sa njihovim produktima raspadanja, nazivaju se fisioni proizvodi. Jezgre koje dijele neutrone bilo koje energije nazivaju se nuklearnim gorivom. U pravilu su to tvari s neparnim brojem atoma. Neka jezgra se cijepaju isključivo neutronima čija je energija iznad određene granične vrijednosti. To su pretežno elementi s parnim brojem atoma. Takve jezgre nazivaju se sirovim materijalom, jer u trenutku hvatanja neutrona graničnim jezgrom nastaju jezgra goriva. Kombinacija zapaljivog materijala i sirovine naziva se nuklearno gorivo.

Klasifikacija

Nuklearno gorivo je podijeljeno u dvije klase:

Prirodni uranijum. Sadrži fisijske jezgre uranijuma-235 i sirovinu uranijuma-238, koja je sposobna da formira plutonijum-239 nakon hvatanja neutrona.
Sekundarno gorivo koje se ne nalazi u prirodi. To uključuje, između ostalog, plutonijum-239, koji se dobija iz goriva prve vrste, kao i uranijum-233, koji nastaje kada neutrone zarobe jezgra torijuma-232.

Sa tačke gledišta hemijski sastav, postoje sljedeće vrste nuklearnog goriva:

Metal (uključujući legure);
Oksid (na primjer, UO 2);
Karbid (na primjer PuC 1-x);
Mixed;
Nitrid.

TVEL i TVS

Gorivo za nuklearne reaktore koristi se u obliku malih peleta. Postavljaju se u hermetički zatvorene gorivne elemente (gorivne elemente), koji su, zauzvrat, kombinovani u nekoliko stotina gorivih sklopova (FA). Nuklearno gorivo podliježe visokim zahtjevima za kompatibilnost sa oblogama gorivnih šipki. Mora imati dovoljnu temperaturu topljenja i isparavanja, dobru toplotnu provodljivost i ne mora se značajno povećati u zapremini pod neutronskim zračenjem. Uzima se u obzir i proizvodnost proizvodnje.

Aplikacija

Za nuklearne elektrane i dr nuklearne instalacije gorivo dolazi u obliku gorivnih sklopova. Mogu se ubaciti u reaktor i tokom njegovog rada (na mjesto izgorjelih gorivnih sklopova) i tokom kampanje popravke. U potonjem slučaju, gorivni sklopovi se zamjenjuju u velikim grupama. U ovom slučaju, samo trećina goriva je potpuno zamijenjena. Najizgoreliji sklopovi se istovaruju iz centralnog dijela reaktora, a na njihovo mjesto postavljaju se djelimično izgorjeli sklopovi koji su se ranije nalazili u manje aktivnim područjima. Shodno tome, novi gorivni sklopovi se ugrađuju na mjesto potonjeg. Ova jednostavna shema preuređivanja smatra se tradicionalnom i ima niz prednosti, od kojih je glavna osiguravanje ujednačenog oslobađanja energije. Naravno, ovo je uslovna šema koja samo daje opšte ideje o procesu.

Izvod

Nakon što se istrošeno nuklearno gorivo ukloni iz jezgre reaktora, ono se šalje u bazen za hlađenje, koji se obično nalazi u blizini. Činjenica je da sklopovi istrošenog goriva sadrže velika količina fragmenti fisije uranijuma. Nakon istovara iz reaktora, svaki gorivni štap sadrži oko 300 hiljada kirija radioaktivnih supstanci, oslobađajući 100 kW/sat energije. Zbog toga se gorivo samozagreva i postaje visoko radioaktivno.

Temperatura tek istovarenog goriva može dostići 300°C. Stoga se čuva 3-4 godine pod slojem vode čija se temperatura održava u utvrđenom rasponu. Kako se skladišti pod vodom, smanjuje se radioaktivnost goriva i snaga njegovih zaostalih emisija. Nakon otprilike tri godine, samozagrijavanje gorivnog sklopa dostiže 50-60°C. Zatim se gorivo uklanja iz bazena i šalje na preradu ili odlaganje.

Metalni uranijum

Metalni uran se relativno rijetko koristi kao gorivo za nuklearne reaktore. Kada tvar dostigne temperaturu od 660°C, dolazi do faznog prijelaza, praćenog promjenom njegove strukture. Jednostavno rečeno, uranijum se povećava u zapremini, što može dovesti do uništenja gorivih šipki. U slučaju produženog zračenja na temperaturi od 200-500°C, tvar podliježe radijacijskom rastu. Suština ovog fenomena je izduženje ozračenog uranijumskog štapa za 2-3 puta.

Upotreba metalnog uranijuma na temperaturama iznad 500°C otežana je zbog njegovog bubrenja. Nakon nuklearne fisije formiraju se dva fragmenta čija ukupna zapremina premašuje zapreminu samog jezgra. Neki fisioni fragmenti su predstavljeni atomima gasa (ksenon, kripton, itd.). Plin se akumulira u porama uranijuma i formira unutrašnji pritisak, koji raste kako temperatura raste. Zbog povećanja volumena atoma i povećanja tlaka plina, nuklearno gorivo počinje bubriti. Dakle, ovo se odnosi na relativnu promjenu volumena povezanu s nuklearnom fisijom.

Jačina bubrenja zavisi od temperature gorivih šipki i pregorevanja. Sa povećanjem izgaranja, broj fisijskih fragmenata se povećava, a sa povećanjem temperature i sagorevanja, unutrašnji pritisak gasa raste. Ako gorivo ima veća mehanička svojstva, onda je manje podložno bubrenju. Metalni uranijum nije jedan od ovih materijala. Stoga njegova upotreba kao goriva za nuklearne reaktore ograničava izgaranje, što je jedna od glavnih karakteristika takvog goriva.

Mehanička svojstva uranijuma i njegova otpornost na zračenje poboljšavaju se legiranjem materijala. Ovaj proces uključuje dodavanje aluminija, molibdena i drugih metala. Zahvaljujući doping aditivima, broj fisijskih neutrona potrebnih po hvatanju je smanjen. Stoga se u ove svrhe koriste materijali koji slabo apsorbiraju neutrone.

Vatrostalna jedinjenja

Neka vatrostalna jedinjenja uranijuma smatraju se dobrim nuklearnim gorivom: karbidi, oksidi i intermetalna jedinjenja. Najčešći od njih je uran-dioksid (keramika). Njegova tačka topljenja je 2800°C, a gustina 10,2 g/cm 3 .

Pošto ovaj materijal ne prolazi kroz fazne prelaze, manje je podložan bubrenju od legura uranijuma. Zahvaljujući ovoj osobini, temperatura sagorevanja može se povećati za nekoliko procenata. On visoke temperature ah keramika ne stupa u interakciju sa niobijem, cirkonijumom, nerđajućim čelikom i drugim materijalima. Njegov glavni nedostatak je niska toplotna provodljivost - 4,5 kJ (m*K), što ograničava specifičnu snagu reaktora. Osim toga, vruća keramika je sklona pucanju.

Plutonijum

Plutonijum se smatra metalom niskog topljenja. Topi se na temperaturi od 640°C. Zbog svojih loših plastičnih svojstava, praktički ga je nemoguće strojno obrađivati. Toksičnost tvari komplicira tehnologiju proizvodnje gorivih šipki. Nuklearna industrija je u više navrata pokušavala koristiti plutonij i njegove spojeve, ali nisu bili uspješni. Nije preporučljivo koristiti gorivo za nuklearne elektrane koje sadrži plutonijum zbog približno 2 puta smanjenja perioda ubrzanja, za šta standardni sistemi upravljanja reaktorima nisu dizajnirani.

Za proizvodnju nuklearnog goriva u pravilu se koriste plutonij dioksid, legure plutonijuma s mineralima i mješavina plutonijum karbida i uranijum karbida. Visok mehanička svojstva i toplotnu provodljivost poseduju disperziona goriva, u kojima su čestice jedinjenja uranijuma i plutonijuma smeštene u metalnu matricu od molibdena, aluminijuma, nerđajućeg čelika i drugih metala. Otpornost na zračenje i toplotna provodljivost disperzijskog goriva zavise od materijala matrice. Na primjer, u prvoj nuklearnoj elektrani raspršeno gorivo se sastojalo od čestica legure uranijuma sa 9% molibdena, koje su bile punjene molibdenom.

Što se tiče torijskog goriva, ono se danas ne koristi zbog poteškoća u proizvodnji i preradi gorivih šipki.

Proizvodnja

Značajne količine glavne sirovine za nuklearno gorivo - uranijuma - koncentrisane su u nekoliko zemalja: Rusiji, SAD, Francuskoj, Kanadi i Južnoj Africi. Njena ležišta se obično nalaze u blizini zlata i bakra, pa se svi ovi materijali kopaju u isto vrijeme.

Zdravlje ljudi koji rade u rudarstvu je u velikoj opasnosti. Činjenica je da je uranijum otrovan materijal, a gasovi koji se oslobađaju tokom njegovog iskopavanja mogu izazvati rak. I to unatoč činjenici da ruda ne sadrži više od 1% ove tvari.

Potvrda

Proizvodnja nuklearnog goriva iz rude uranijuma uključuje sljedeće faze:

Hidrometalurška obrada. Uključuje ispiranje, drobljenje i ekstrakciju ili obnavljanje sorpcijom. Rezultat hidrometalurške obrade je pročišćena suspenzija oksiuranijum oksida, natrijum diuranata ili amonijum diuranata.
Pretvaranje supstance iz oksida u tetrafluorid ili heksafluorid, koji se koristi za obogaćivanje uranijuma-235.
Obogaćivanje supstance centrifugiranjem ili toplotnom difuzijom gasa.
Pretvaranje obogaćenog materijala u dioksid, od kojeg se proizvode „peleti“ gorivnih šipki.

Regeneracija

Tijekom rada nuklearnog reaktora gorivo ne može u potpunosti izgorjeti, pa se slobodni izotopi reproduciraju. S tim u vezi, istrošene gorivne šipke podliježu regeneraciji u svrhu ponovne upotrebe.

Danas se ovaj problem rješava kroz Purex proces koji se sastoji od sljedećih faza:

Rezanje gorivih šipki na dva dijela i njihovo otapanje u dušičnoj kiselini;
Čišćenje otopine od proizvoda fisije i dijelova školjke;
Izolacija čistih jedinjenja uranijuma i plutonijuma.

Nakon toga, nastali plutonijum dioksid se koristi za proizvodnju novih jezgara, a uranijum se koristi za obogaćivanje ili takođe za proizvodnju jezgara. Ponovna prerada nuklearnog goriva je složen i skup proces. Njegova cijena ima značajan utjecaj na ekonomska izvodljivost korištenje nuklearnih elektrana. Isto se može reći i za odlaganje otpada nuklearnog goriva koje nije pogodno za regeneraciju.

Nuklearna proizvodnja je moderan način proizvodnje električne energije koji se brzo razvija. Znate li kako rade nuklearne elektrane? Koji je princip rada nuklearne elektrane? Koje vrste nuklearnih reaktora danas postoje? Pokušat ćemo detaljno razmotriti shemu rada nuklearne elektrane, ući u strukturu nuklearnog reaktora i saznati koliko je siguran nuklearni način proizvodnje električne energije.

Kako radi nuklearna elektrana?

Svaka stanica je zatvoreno područje udaljeno od stambenog naselja. Na njenoj teritoriji nalazi se nekoliko objekata. Najvažnija građevina je zgrada reaktora, pored nje je turbinska prostorija iz koje se upravlja reaktorom, te sigurnosni objekat.

Shema je nemoguća bez nuklearnog reaktora. Atomski (nuklearni) reaktor je uređaj nuklearne elektrane koji je dizajniran da organizira lančanu reakciju neutronske fisije uz obavezno oslobađanje energije tokom ovog procesa. Ali koji je princip rada nuklearne elektrane?

Cijela reaktorska instalacija smještena je u zgradi reaktora, velikom betonskom tornju koji skriva reaktor i koji će sadržavati sve produkte nuklearne reakcije u slučaju nesreće. Ovaj veliki toranj se naziva zaštitom, hermetičkim omotačem ili zonom zadržavanja.

Hermetička zona u novim reaktorima ima 2 debela betonska zida - školjke.
Vanjski omotač, debljine 80 cm, štiti zonu zadržavanja od vanjskih utjecaja.

Unutrašnja školjka, debljine 1 metar 20 cm, ima posebne čelične sajle koje povećavaju čvrstoću betona skoro tri puta i sprečavaju rušenje konstrukcije. Sa unutrašnje strane je obložen tankim limom od specijalnog čelika, koji je dizajniran da služi kao dodatna zaštita za kontejnment i, u slučaju nesreće, da ne ispušta sadržaj reaktora van zone kontejnmenta.

Ovakav dizajn nuklearne elektrane omogućava joj da izdrži pad aviona težine do 200 tona, potres magnitude 8, tornado i cunami.

Prva zatvorena školjka izgrađena je u američkoj nuklearnoj elektrani Connecticut Yankee 1968. godine.

Ukupna visina zone zadržavanja je 50-60 metara.

Od čega se sastoji nuklearni reaktor?

Da biste razumjeli princip rada nuklearnog reaktora, a time i princip rada nuklearne elektrane, morate razumjeti komponente reaktora.

Aktivna zona. Ovo je prostor u kojem se postavljaju nuklearno gorivo (generator goriva) i moderator. Atomi goriva (najčešće uranijum je gorivo) prolaze kroz lančanu reakciju fisije. Moderator je dizajniran da kontroliše proces fisije i omogućava potrebnu reakciju u smislu brzine i snage.
Neutronski reflektor. Reflektor okružuje jezgro. Sastoji se od istog materijala kao i moderator. U suštini, ovo je kutija, čija je glavna svrha da spriječi neutrone da napuste jezgro i uđu u okolinu.
Rashladna tečnost. Rashladno sredstvo mora apsorbirati toplinu oslobođenu tokom fisije atoma goriva i prenijeti je na druge tvari. Rashladna tečnost u velikoj mjeri određuje kako će se projektirati nuklearna elektrana. Najpopularnija rashladna tečnost danas je voda.
Sistem upravljanja reaktorom. Senzori i mehanizmi koji napajaju reaktor nuklearne elektrane.

Gorivo za nuklearne elektrane

Na čemu radi nuklearna elektrana? Gorivo za nuklearne elektrane su hemijski elementi sa radioaktivnim svojstvima. Za svakoga nuklearne elektrane Ovaj element je uranijum.

Dizajn stanica podrazumijeva da nuklearne elektrane rade na složenom kompozitnom gorivu, a ne na čistom hemijskom elementu. A da bi se iz prirodnog uranijuma, koje se ubacuje u nuklearni reaktor, izdvojilo uranijsko gorivo, potrebno je izvršiti mnoge manipulacije.

Obogaćeni uranijum

Uranijum se sastoji od dva izotopa, odnosno sadrži jezgra različite mase. Ime su dobili po broju protona i neutrona izotopa -235 i izotopa-238. Istraživači 20. veka počeli su da izvlače uranijum 235 iz rude, jer... bilo je lakše razgraditi i transformisati. Ispostavilo se da takvog uranijuma u prirodi ima samo 0,7% (preostali procenat ide na 238. izotop).

Šta učiniti u ovom slučaju? Odlučili su da obogate uranijum. Obogaćivanje uranijuma je proces u kojem ostaje mnogo potrebnih 235x izotopa i nekoliko nepotrebnih 238x izotopa. Zadatak obogaćivača uranijuma je da 0,7% pretvore u skoro 100% uranijum-235.

Uranijum se može obogatiti korišćenjem dve tehnologije: gasne difuzije ili gasne centrifuge. Za njihovo korištenje, uran izvađen iz rude pretvara se u plinovito stanje. Obogaćen je u obliku gasa.

Uranijum u prahu

Gas obogaćeni uranijum se pretvara u čvrsto stanje - uranijum dioksid. Ovaj čisti čvrsti uranijum 235 izgleda kao veliki bijeli kristali, koji se kasnije drobe u prah uranijuma.

Uranijumske tablete

Uranijumske tablete su čvrsti metalni diskovi, dugi nekoliko centimetara. Za formiranje takvih tableta od praha uranijuma, pomiješa se sa supstancom - plastifikatorom, što poboljšava kvalitetu presovanja tableta.

Presovani pakovi se peku na temperaturi od 1200 stepeni Celzijusa više od jednog dana kako bi tablete dobile posebnu čvrstoću i otpornost na visoke temperature. Kako nuklearna elektrana radi direktno ovisi o tome koliko je dobro uranijsko gorivo komprimirano i pečeno.

Tablete se peku u kutijama od molibdena, jer samo ovaj metal je sposoban da se ne topi na "paklenim" temperaturama od preko hiljadu i po stepeni. Nakon toga, uranijsko gorivo za nuklearne elektrane smatra se spremnim.

Šta su TVEL i FA?

Jezgra reaktora izgleda kao ogroman disk ili cijev sa rupama u zidovima (u zavisnosti od tipa reaktora), 5 puta veća od ljudskog tijela. Ove rupe sadrže gorivo uranijuma, čiji atomi izvode željenu reakciju.

Nemoguće je samo baciti gorivo u reaktor, pa, osim ako ne želite da izazovete eksploziju cijele stanice i nesreću sa posljedicama za par obližnjih država. Zbog toga se uranijumsko gorivo stavlja u gorivne šipke, a zatim sakuplja u gorive sklopove. Šta znače ove skraćenice?

TVEL – gorivni element (ne brkati sa istim imenom Ruska kompanija, koji ih proizvodi). To je u suštini tanka i duga cirkonijumska cijev napravljena od legura cirkonijuma u koju se stavljaju tablete uranijuma. Upravo u gorivim šipkama atomi uranijuma počinju da međusobno komuniciraju, oslobađajući toplotu tokom reakcije.

Cirkonij je odabran kao materijal za proizvodnju gorivih šipki zbog svoje vatrostalnosti i antikorozivnih svojstava.

Vrsta gorivih šipki ovisi o vrsti i strukturi reaktora. U pravilu se struktura i namjena gorivih šipki ne mijenjaju, dužina i širina cijevi mogu biti različite.

Mašina ubacuje više od 200 uranijumskih peleta u jednu cirkonijsku cijev. Ukupno, oko 10 miliona uranijumskih peleta istovremeno radi u reaktoru.
FA – gorivni sklop. Radnici u NEK zovu snopove goriva.

U suštini, ovo je nekoliko gorivih šipki spojenih zajedno. TVS je gotova nuklearno gorivo, na čemu radi nuklearna elektrana. To su gorivi sklopovi koji se ubacuju u nuklearni reaktor. U jednom reaktoru se nalazi oko 150 – 400 gorivnih sklopova.
Ovisno o reaktoru u kojem će gorivi sklopovi raditi, oni dolaze u različitim oblicima. Ponekad su snopovi presavijeni u kubični, ponekad u cilindrični, ponekad u heksagonalni oblik.

Jedan gorivni sklop tokom 4 godine rada proizvodi istu količinu energije kao pri sagorevanju 670 vagona uglja, 730 rezervoara sa prirodni gas ili 900 rezervoara napunjenih naftom.
Danas se gorivi sklopovi proizvode uglavnom u tvornicama u Rusiji, Francuskoj, SAD-u i Japanu.

Za isporuku goriva za nuklearne elektrane u druge zemlje, gorivni sklopovi se zatvaraju u duge i široke metalne cijevi, zrak se ispumpava iz cijevi i isporučuje posebnim mašinama u teretne avione.

Nuklearno gorivo za nuklearne elektrane teško je previsoko, jer... uranijum je jedan od najvećih teški metali na planeti. Njegovo specifična gravitacija 2,5 puta više od čelika.

Nuklearna elektrana: princip rada

Koji je princip rada nuklearne elektrane? Princip rada nuklearnih elektrana zasniva se na lančanoj reakciji fisije atoma radioaktivne supstance - uranijuma. Ova reakcija se odvija u jezgri nuklearnog reaktora.

Ne ulazeći u detalje nuklearna fizika, princip rada nuklearne elektrane izgleda ovako:
Nakon pokretanja nuklearnog reaktora, apsorberske šipke se uklanjaju iz gorivih šipki, koje sprječavaju reakciju urana.

Kada se šipke uklone, uranijumski neutroni počinju da stupaju u interakciju jedni s drugima.

Kada se neutroni sudare, dolazi do mini eksplozije na atomskom nivou, oslobađa se energija i rađaju se novi neutroni, počinje da se dešava lančana reakcija. Ovaj proces stvara toplinu.

Toplota se prenosi na rashladno sredstvo. Ovisno o vrsti rashladnog sredstva, pretvara se u paru ili plin, koji rotira turbinu.

Turbina pokreće električni generator. On je taj koji zapravo stvara električnu struju.

Ako ne pratite proces, uranijumski neutroni se mogu sudarati jedni s drugima sve dok ne eksplodiraju reaktor i razbiju cijelu nuklearnu elektranu u paramparčad. Procesom upravljaju kompjuterski senzori. Oni otkrivaju povećanje temperature ili promjenu tlaka u reaktoru i mogu automatski zaustaviti reakcije.

Po čemu se princip rada nuklearnih elektrana razlikuje od termoelektrana (termoelektrana)?

Razlike u radu postoje samo u prvim fazama. U nuklearnoj elektrani rashladno sredstvo prima toplinu fisijom atoma uranijskog goriva, u termoelektrani rashladno sredstvo prima toplinu izgaranjem organskog goriva (uglja, plina ili nafte). Nakon što su ili atomi urana ili plin i ugalj oslobodili toplinu, sheme rada nuklearnih elektrana i termoelektrana su iste.

Vrste nuklearnih reaktora

Kako radi nuklearna elektrana ovisi o tome kako radi njen nuklearni reaktor. Danas postoje dva glavna tipa reaktora, koji su klasifikovani prema spektru neurona:
Reaktor sa sporim neutronima, koji se još naziva i termalni reaktor.

Za njegov rad koristi se uranijum 235 koji prolazi kroz faze obogaćivanja, stvaranja uranijumskih peleta itd. Danas velika većina reaktora koristi spore neutrone.
Reaktor na brzim neutronima.

Ovi reaktori su budućnost, jer... Oni rade na uranijumu-238, koji je u prirodi desetka i nema potrebe za obogaćivanjem ovog elementa. Jedina mana takvih reaktora su veoma visoki troškovi projektovanja, izgradnje i puštanja u rad. Danas reaktori na brzim neutronima rade samo u Rusiji.

Rashladno sredstvo u reaktorima na brzim neutronima je živa, gas, natrijum ili olovo.

Reaktori sa sporim neutronima, koje danas koriste sve nuklearne elektrane u svijetu, također postoje u nekoliko vrsta.

Organizacija IAEA (Međunarodna agencija za atomsku energiju) kreirala je vlastitu klasifikaciju koja se najčešće koristi u globalnoj industriji nuklearne energije. Budući da princip rada nuklearne elektrane u velikoj mjeri ovisi o izboru rashladnog sredstva i moderatora, IAEA je svoju klasifikaciju bazirala na tim razlikama.

Sa hemijske tačke gledišta, deuterijum oksid je idealan moderator i rashladno sredstvo, jer njegovi atomi najefikasnije komuniciraju sa neutronima uranijuma u poređenju sa drugim supstancama. Jednostavno rečeno, teška voda svoj zadatak obavlja uz minimalne gubitke i maksimalne rezultate. Međutim, njegova proizvodnja košta, dok je običnu "laganu" i poznatu vodu mnogo lakše koristiti.

Nekoliko činjenica o nuklearnim reaktorima...

Zanimljivo je da je za izgradnju jednog reaktora nuklearne elektrane potrebno najmanje 3 godine!
Za izgradnju reaktora potrebna vam je oprema koja radi na električnu struju od 210 kiloampera, što je milion puta veće od struje koja može ubiti čovjeka.

Jedna školjka (strukturni element) nuklearnog reaktora teži 150 tona. U jednom reaktoru ima 6 takvih elemenata.

Reaktor vode pod pritiskom

Već smo saznali kako radi nuklearna elektrana općenito; da bismo sve stavili u perspektivu, pogledajmo kako radi najpopularniji nuklearni reaktor s vodom pod pritiskom.
Širom svijeta danas se koriste reaktori s vodom pod pritiskom generacije 3+. Smatraju se najpouzdanijim i sigurnijim.

Svi reaktori s vodom pod pritiskom u svijetu, tokom svih godina svog rada, već su akumulirali više od 1000 godina nesmetanog rada i nikada nisu dali ozbiljnija odstupanja.

Struktura nuklearnih elektrana koje koriste reaktore s vodom pod pritiskom podrazumijeva da između gorivih šipki cirkulira destilirana voda zagrijana na 320 stupnjeva. Da bi se spriječilo da pređe u stanje pare, drži se pod pritiskom od 160 atmosfera. Dijagram nuklearne elektrane to naziva vodom primarnog kruga.

Zagrijana voda ulazi u generator pare i predaje svoju toplinu vodi sekundarnog kruga, nakon čega se ponovo „vraća“ u reaktor. Izvana izgleda kao da su cijevi za vodu prvog kruga u kontaktu s drugim cijevima - voda drugog kruga prenose toplinu jedna na drugu, ali vode ne dolaze u kontakt. Cijevi su u kontaktu.

Time je isključena mogućnost ulaska zračenja u vodu sekundarnog kruga, koja će dalje učestvovati u procesu proizvodnje električne energije.

Sigurnost rada NE

Nakon što smo naučili princip rada nuklearnih elektrana, moramo razumjeti kako funkcionira sigurnost. Izgradnja nuklearnih elektrana danas zahtijeva povećanu pažnju sigurnosnih pravila.
Troškovi sigurnosti NEK čine oko 40% ukupnih troškova samog postrojenja.

Projekt nuklearne elektrane uključuje 4 fizičke barijere koje sprječavaju ispuštanje radioaktivnih tvari. Šta bi ove barijere trebale da urade? U pravom trenutku moći zaustaviti nuklearnu reakciju, osigurati konstantno odvođenje topline iz jezgre i samog reaktora i spriječiti ispuštanje radionuklida izvan kontejnmenta (hermetička zona).

Prva prepreka je snaga uranijumskih peleta. Važno je da ih ne unište visoke temperature u nuklearnom reaktoru. Mnogo toga kako nuklearna elektrana radi zavisi od toga kako se uranijumske pelete „peku” u početnoj fazi proizvodnje. Ako pelete uranijumskog goriva nisu pravilno pečene, reakcije atoma uranijuma u reaktoru će biti nepredvidive.
Druga prepreka je nepropusnost gorivih šipki. Cirkonijumske cijevi moraju biti dobro zatvorene; ako se pečat pokvari, tada će se u najboljem slučaju reaktor oštetiti i rad će prestati; u najgorem, sve će poletjeti u zrak.
Treća barijera je izdržljiva čelična reaktorska posuda a, (ta ista velika kula - hermetička zona) koja „drži“ sve radioaktivne procese. Ako je kućište oštećeno, zračenje će izaći u atmosferu.
Četvrta barijera su šipke za zaštitu u nuždi.Štapovi sa moderatorima su okačeni iznad jezgra pomoću magneta, koji mogu apsorbovati sve neutrone za 2 sekunde i zaustaviti lančanu reakciju.

Ako, uprkos dizajnu nuklearne elektrane sa mnogo stepeni zaštite, nije moguće rashladiti jezgru reaktora u pravo vreme, a temperatura goriva poraste na 2600 stepeni, onda dolazi u obzir poslednja nada sigurnosnog sistema - takozvana zamka topljenja.

Činjenica je da će se na ovoj temperaturi dno reaktorske posude otopiti, a svi ostaci nuklearnog goriva i rastopljenih struktura će teći u posebno "staklo" obješeno iznad jezgre reaktora.

Zamka za topljenje je rashlađena i vatrostalna. Ispunjen je takozvanim "žrtvenim materijalom", koji postepeno zaustavlja lančanu reakciju fisije.

Dakle, projekt nuklearne elektrane podrazumijeva nekoliko stupnjeva zaštite, koji gotovo u potpunosti eliminiraju svaku mogućnost nesreće.

Nuklearna elektrana - kompleks neophodnih sistema, uređaja, opreme i konstrukcija namijenjenih za proizvodnju električna energija. Stanica koristi uranijum-235 kao gorivo. Prisutnost nuklearnog reaktora razlikuje nuklearne elektrane od ostalih elektrana.

U nuklearnim elektranama postoje tri međusobne transformacije oblika energije

Nuklearne energije

prelazi u vrućinu

Toplotna energija

prelazi u mehanički

Mehanička energija

pretvorena u električnu

1. Nuklearna energija se pretvara u toplotnu energiju

Osnova stanice je reaktor - strukturno dodijeljen volumen u koji se ubacuje nuklearno gorivo i gdje se odvija kontrolirana lančana reakcija. Uranijum-235 je fisilan na sporim (termalnim) neutronima. Kao rezultat toga, oslobađa se ogromna količina topline.

STEAM GENERATOR

2. Toplotna energija se pretvara u mehaničku energiju

Toplota se odvodi iz jezgre reaktora pomoću rashladnog sredstva - tečne ili plinovite tvari koja prolazi kroz njegovu zapreminu. Ovo toplotnu energiju koristi se za proizvodnju vodene pare u generatoru pare.

ELEKTRIČNI GENERATOR

3. Mehanička energija se pretvara u električnu energiju

Mehanička energija pare se usmjerava u turbogenerator, gdje se pretvara u električnu energiju i zatim kroz žice prolazi do potrošača.

Od čega se sastoji nuklearna elektrana?

Nuklearna elektrana je kompleks stambenih zgrada tehnološke opreme. Glavna zgrada je glavna zgrada u kojoj se nalazi reaktorska hala. U njemu se nalazi sam reaktor, bazen za skladištenje nuklearnog goriva, mašina za pretovar (za pretovar goriva), a sve to nadgledaju operateri iz kontrolne sobe (kontrolne sobe).

Glavni element reaktora je aktivna zona (1). Smješten je u betonskom šahtu. Obavezne komponente svakog reaktora su sistem kontrole i zaštite koji omogućava da se dogodi odabrani način kontrolirane fisione lančane reakcije, kao i sistem hitne zaštite za brzo zaustavljanje reakcije ako vanredna situacija. Sve je to montirano u glavnoj zgradi.

Tu je i druga zgrada u kojoj se nalazi turbinska hala (2): parni generatori, sama turbina. Sljedeći duž tehnološkog lanca su kondenzatori i visokonaponski dalekovodi koji idu izvan mjesta stanice.

Na teritoriji se nalazi zgrada za pretovar i skladištenje istrošenog nuklearnog goriva u posebnim bazenima. Pored toga, stanice su opremljene elementima obrnuti sistem rashladni - rashladni tornjevi (3) (betonski toranj koji se sužava na vrhu), rashladni bazen (prirodni rezervoar ili veštački stvoren) i bazeni za prskanje.

Koje vrste nuklearnih elektrana postoje?

Ovisno o vrsti reaktora, nuklearna elektrana može imati 1, 2 ili 3 kruga rashladnog sredstva. U Rusiji su najrasprostranjenije nuklearne elektrane s dva kruga s reaktorima tipa VVER (vodeno hlađeni energetski reaktor).

NE SA 1-KRUGIM REAKTORIMA

Jednokružna shema se koristi u nuklearnim elektranama sa reaktorima tipa RBMK-1000. Reaktor radi u bloku sa dvije kondenzacijske turbine i dva generatora. U ovom slučaju, sam reaktor s ključanjem je generator pare, što omogućava korištenje kruga s jednim krugom. Jednokružno kolo je relativno jednostavno, ali se radioaktivnost u ovom slučaju širi na sve elemente jedinice, što otežava biološku zaštitu.

Trenutno u Rusiji rade 4 nuklearne elektrane sa reaktorima s jednim krugom

NE SA 2-KRUGIM REAKTORIMA

Dvostruka shema se koristi u nuklearnim elektranama s vodenim reaktorima pod pritiskom tipa VVER. Voda se pod pritiskom dovodi u jezgro reaktora i zagrijava. Energija rashladnog sredstva se koristi u generatoru pare za stvaranje zasićene pare. Drugi krug je neradioaktivan. Jedinica se sastoji od jedne kondenzacijske turbine od 1000 MW ili dvije turbine od 500 MW sa pripadajućim generatorima.

Trenutno u Rusiji radi 5 nuklearnih elektrana sa dvokružnim reaktorima

NEK SA 3-KRUGIM REAKTORIMA

Šema s tri kruga koristi se u nuklearnim elektranama s reaktorima na brzim neutronima s natrijevim rashladnim sredstvom tipa BN. Da bi se spriječio kontakt radioaktivnog natrijuma s vodom, konstruisan je drugi krug sa neradioaktivnim natrijem. Tako se ispostavlja da je krug trostruki.