АЭС: принцип действия и устройство. История создания АЭС

В середине ХХ века лучшие умы человечества упорно трудились сразу над двумя задачами: над созданием атомной бомбы, а также над тем, как можно использовать энергию атома в мирных целях. Так появились первые в мире атомные электростанции. В чем заключается принцип работы АЭС? И где в мире расположены крупнейшие из этих электростанций?

История и особенности ядерной энергетики

"Энергия - всему голова" - именно так можно перефразировать известную пословицу, учитывая объективные реалии XXI века. С каждым новым витком технического прогресса человечеству необходимо всё большее ее количество. Сегодня энергия "мирного атома" активно используется в экономике и производстве, и не только в энергетике.

Электроэнергия, производимая на так называемых АЭС (принцип работы которых весьма прост по своей сути), широко используется в промышленности, освоении космоса, медицине и сельском хозяйстве.

Ядерной энергетикой называется отрасль тяжелой промышленности, извлекающая тепловую и электроэнергию из кинетической энергии атома.

принцип работы реактора АЭС

Когда же появились первые АЭС? Принцип работы подобных электростанций советские ученые изучали еще в 40-х годах. Кстати, параллельно они же изобретали и первую атомную бомбу. Таким образом, атом был одновременно и "мирным", и смертельным.


В 1948 году И. В. Курчатов предложил советскому правительству начать проводить непосредственные работы по извлечению атомной энергии. Двумя годами позже в Советском Союзе (в городе Обнинске Калужской области) начинается строительство самой первой на планете АЭС.

Принцип работы всех атомных электростанций схож, а разобраться в нем совсем не трудно. Об этом пойдет речь далее.

АЭС: принцип работы (фото и описание)

В основе работы любой атомной электростанции лежит мощная реакция, которая возникает при делении ядра атома. В этом процессе чаще всего участвуют атомы урана-235 или же плутония. Ядро атомов делит нейтрон, попадающий в них извне. При этом возникают новые нейтроны, а также осколки деления, которые имеют огромную кинетическую энергию. Как раз эта энергия и выступает главным и ключевым продуктом деятельности любой атомной станции


Так можно описать принцип работы реактора АЭС. На следующем фото вы можете посмотреть, как он выглядит изнутри.

АЭС принцип работы

Выделяют три основных типа ядерных реакторов:

  • канальный реактор высокой мощности (сокращенно - РБМК);
  • водно-водяной реактор (ВВЭР);
  • реактор на быстрых нейтронах (БН).

Отдельно стоит описать принцип работы АЭС в целом. О том, как она работает, речь пойдет в следующей статье.

Принцип работы АЭС (схема)

Атомная электростанция работает в определенных условиях и в строго заданных режимах. Кроме ядерного реактора (одного или нескольких), в структуру АЭС входят и прочие системы, специальные сооружения и высококвалифицированный персонал. В чем же заключается принцип работы АЭС? Кратко его можно описать следующим образом.

Главный элемент любой АЭС - это ядерный реактор, в котором происходят все основные процессы. О том, что происходит в реакторе, мы писали в предыдущем разделе. Ядерное топливо (как правило, чаще всего это уран) в виде небольших черных таблеток подается в этот огромный котел.


принцип работы АЭС

Энергия, выделяемая во время реакций, происходящих в атомном реакторе, преобразуется в тепло и передается теплоносителю (как правило, это вода). Стоит отметить, что теплоноситель при этом процессе получает и некоторую дозу радиации.

Далее тепло из теплоносителя передается обычной воде (посредством специальных устройств - теплообменников), которая в результате этого закипает. Водяной пар, который при этом образуется, вращает турбину. К последней подсоединен генератор, который и генерирует электрическую энергию.

Таким образом, по принципу действия АЭС - это та же тепловая электростанция. Разница лишь в том, каким способом образуется пар.

География ядерной энергетики

Первая пятерка стран по производству атомной энергии выглядит следующим образом:

  1. США.
  2. Франция.
  3. Япония.
  4. Россия.
  5. Южная Корея.

При этом Соединенные Штаты Америки, вырабатывая в год около 864 миллиардов кВт*час, производят до 20 % всей электроэнергии планеты.

Всего в мире 31 государство эксплуатирует атомные электростанции. Из всех континентов планеты лишь два (Антарктида и Австралия) полностью свободны от атомной энергетики.

На сегодняшний день в мире функционирует 388 ядерных реакторов. Правда, 45 из них уже полтора года не вырабатывали электроэнергию. Большая часть ядерных реакторов расположена в Японии и в США. Полная их география представлена на следующей карте. Зеленым цветом обозначены страны с действующими ядерными реакторами, указано также их общее количество в конкретном государстве.

принцип работы АЭС схема

Развитие ядерной энергетики в разных странах

В целом, по состоянию на 2014 год в развитии ядерной энергетики наблюдается общий спад. Лидерами по строительству новых атомных реакторов являются три страны: это Россия, Индия и Китай. Кроме этого, ряд государств, не имеющих атомных электростанций, планируют построить их в ближайшее время. К таковым можно отнести Казахстан, Монголию, Индонезию, Саудовскую Аравию и ряд стран Северной Африки.

АЭС принцип работы фото

С другой стороны, ряд государств взяли курс на постепенное сокращение числа атомных электростанций. К таким относится Германия, Бельгия и Швейцария. А в некоторых странах (Италия, Австрия, Дания, Уругвай) ядерная энергетика запрещена на законодательном уровне.

Основные проблемы ядерной энергетики

С развитием ядерной энергетики связана одна существенная экологическая проблема. Это так называемое тепловое загрязнение окружающей среды. Так, по мнению многих экспертов, АЭС выделяют больше тепла, нежели такие же по мощности тепловые электростанции. Особо опасно тепловое загрязнение вод, которое нарушает природные условия жизни биологических организмов и приводит к гибели многих видов рыб.

Другая острая проблема, связанная с атомной энергетикой, касается ядерной безопасности в целом. Впервые человечество всерьез задумалось об этой проблеме после Чернобыльской катастрофы 1986 года. Принцип работы Чернобыльской АЭС мало чем отличался от такового других атомных электростанций. Однако это не спасло её от крупной и серьезной аварии, повлекшей за собой очень серьезные последствия для всей Восточной Европы.

принцип работы АЭС кратко

Причем опасность ядерной энергетики не ограничивается лишь возможными техногенными авариями. Так, большие проблемы возникают с утилизацией ядерных отходов.

Преимущества атомной энергетики

Тем не менее сторонники развития ядерной энергетики называют и явные преимущества работы атомных электростанций. Так, в частности, Всемирная ядерная ассоциация недавно опубликовала свой отчет с весьма интересными данными. Согласно ему, количество человеческих жертв, сопровождающих производство одного гигаватта электроэнергии на АЭС, в 43 раза меньше, чем на традиционных тепловых электростанциях.

принцип работы Чернобыльской АЭС

Есть и другие, не менее важные, преимущества. А именно:

  • дешевизна производства электроэнергии;
  • экологическая чистота атомной энергетики (за исключением лишь теплового загрязнения вод);
  • отсутствие строгой географической привязки атомных электростанций к крупным источникам топлива.

Вместо заключения

В 1950 году была построена первая в мире АЭС. Принцип работы атомных электростанций заключается в делении атома с помощью нейтрона. В результате этого процесса высвобождается колоссальный объем энергии.

Казалось бы, атомная энергетика - это исключительное благо для человечества. Однако история доказала обратное. В частности, две крупные трагедии - авария на советской Чернобыльской АЭС в 1986 году и авария на японской электростанции Фукусима-1 в 2011 году - продемонстрировали опасность, которую несет в себе "мирный" атом. И многие страны мира сегодня начали задумываться о частичном или даже полном отказе от ядерной энергетики.

Ядерный реактор: принцип действия, устройство и схема
Устройство и принцип действия ядерного реактора основаны на инициализации и контроле самоподдерживающейся ядерной реакции. Его используют в качестве исследовательского инструмента, для производства радиоактивных изотопов и в качестве источника ...
далее
Основные принципы работы ТЭС
В настоящее время человечество активно использует электроэнергию. Она является источником питания для большинства приборов и оборудования. Чтобы понимать откуда она берется, необходимо разобраться в принципах работы ТЭС, так как они являются ...
далее
Атомная энергетика: крупнейшая АЭС России
Чернобыльская трагедия и драматические события на АЭС «Фукусима-1» нанесли серьезный ущерб развитию атомной энергетики во всем мире. Стараниями средств массовой информации создано стойкое убеждение о неизбежной опасности любой электростанции с ...
далее
Ядерное топливо: разновидности и переработка
Ядерное топливо производится в основном для АЭС. Его изготовление проходит в несколько этапов: от добычи главного сырья, урана, до предприятий по переработке.
далее
Атомный реактор – ядерное сердце человечества
Открытие нейтрона явилось предвестником атомной эры человечества, поскольку в руках физиков оказалась частица, способная, благодаря отсутствию заряда, проникнуть в любые, даже тяжелые, ядра. В ходе экспериментов по бомбардировке ядер урана ...
далее
Атомные станции. Атомные станции Украины. Атомные станции России
Современные потребности человечества в энергии растут гигантскими темпами. Возрастает ее расход на освещение городов, на промышленные и прочие нужды народного хозяйства. Соответственно, в атмосферу выбрасывается все больше и больше копоти от сжигаемого угля и мазута, усиливается парниковый эффект. Кроме того, все больше разговоров в последние годы о вводе в эксплуатацию электрических транспортных средств, которые также внесут свою лепту в повышение потребления электричества.
далее
Атомные станции. Атомные станции Украины. Атомные станции России
«Фламанвиль» - опасная АЭС Франции: взрыв в 2017 году
В начале февраля 2017 года Европу всколыхнуло угрожающее сообщение, о том, что во Франции произошел взрыв на АЭС «Фламанвиль». Многие в соседних странах испугались тогда второго Чернобыля. Экологи поспешили уверить, что значительных выбросов радиоактивных веществ в атмосферу не произошло.
далее
«Фламанвиль» - опасная АЭС Франции: взрыв в 2017 году
Обнинская АЭС - легенда атомной энергетики
Обнинская АЭС была введена в эксплуатацию в 1954 году и действовала до 2002 года. Это первая в мире атомная электростанция. Станция производила электрическую, тепловую энергию, на ее территории находились разнообразные научные лаборатории. Сейчас Обнинская АЭС - музей атомной энергетики.
далее
Обнинская АЭС - легенда атомной энергетики
Парогенератор ВВЭР-1000: полный обзор, характеристики, схема
Парогенератор ВВЭР-1000: описание, обслуживание, назначение, особенности. Реактор ВВЭР-1000: обзор, схема, характеристики, фото.
далее
Парогенератор ВВЭР-1000: полный обзор, характеристики, схема
Список АЭС России. Сколько АЭС в России
В статье приведен список АЭС , построенных в СССР, законсервированных и действующих в РФ. Рассказана история создания атомной энергетики РФ.
далее
Список АЭС России. Сколько АЭС в России