A nukleáris energia ( Nuclear energy ) az energia olyan ága , amely az atomenergia átalakításával villamos és hőenergia előállításával foglalkozik [1] .
A nukleáris energia előállításához általában a plutónium-239 vagy az urán-235 maghasadásának nukleáris láncreakcióját alkalmazzák [2] . Az atommagok felosztódnak, amikor egy neutron eltalálja őket , és új neutronok és hasadási töredékek keletkeznek. A hasadási neutronok és a hasadási töredékek nagy kinetikus energiával rendelkeznek . A töredékek más atomokkal való ütközésének eredményeként ez a kinetikus energia gyorsan hővé alakul .
Bár az energia bármely területén az elsődleges forrás az atomenergia (például: napenergia-nukleáris reakciók energiája, vízerőművekben, naperőművekben és fosszilis tüzelőanyaggal működő erőművekben; radioaktív bomlás energiája geotermikus erőművekben ), csak a szabályozott reakciók alkalmazása az atomreaktorokban vonatkozik az atomenergiára .
Az atomenergiát atomerőművekben állítják elő, atomjégtörőkön , atomtengeralattjárókon használják fel ; Oroszország programot hajt végre egy nukleáris rakétamotor létrehozására és tesztelésére , az Egyesült Államok leállította az űrrepülőgépek nukleáris motorjának létrehozására irányuló programot , emellett kísérleteket tettek nukleáris motor létrehozására repülőgépekhez ( atomrepülőgépek ) és "atomi" tankokhoz .
Az atomenergia a nukleáris üzemanyag felhasználásán alapul , amelynek ipari folyamatainak összessége alkotja a nukleáris üzemanyag-ciklust. Bár az üzemanyagciklusoknak többféle típusa létezik, mind a reaktor típusától, mind a ciklus utolsó szakaszának jellemzőitől függően, általában vannak közös szakaszaik [3] .
Az üzemelés során a karbantartási folyamatok eltávolítják a keletkező kis aktivitású radioaktív hulladékot. Az élettartam lejártával magát a reaktort is üzemen kívül helyezik, a szétszerelést dekontamináció és a reaktorrészek ártalmatlanítása kíséri [3] .
Az atomreaktor egy olyan eszköz, amelyet arra terveztek, hogy szabályozott önfenntartó hasadási láncreakciót szervezzen , amelyet mindig energiafelszabadulás kísér.
Az első atomreaktort 1942 decemberében építették meg és indították útnak az USA -ban E. Fermi vezetésével . Az első, az Egyesült Államokon kívül épített reaktor a ZEEP volt, amelyet 1945. szeptember 5-én indítottak Kanadában [4] . Európában az első atomreaktor az F-1 létesítmény volt, amelyet 1946. december 25- én indítottak Moszkvában I. V. Kurchatov [5] vezetésével . 1978-ban már mintegy száz különféle típusú atomreaktor működött a világon.
Különböző típusú reaktorok léteznek, ezekben a fő különbségek a felhasznált tüzelőanyagban és a zóna kívánt hőmérsékletének fenntartásához használt hűtőközegben, valamint a nukleáris bomlás következtében felszabaduló neutronok sebességét csökkentő moderátorban adódnak. a láncreakció kívánt sebességének fenntartása érdekében [3] .
Az első atommaghasadási láncreakciót 1942. december 2-án hajtották végre a Chicagói Egyetemen , üzemanyagként uránt, moderátorként grafitot használva. Az atommaghasadás energiájából származó első áramot 1951. december 20-án nyerték az Idaho National Laboratory-ban az EBR-I (Experimental Breeder Reactor-I) gyorsneutronreaktor segítségével. A megtermelt teljesítmény körülbelül 100 kW volt [6] .
1954. május 9-én stabil nukleáris láncreakciót értek el a Szovjetunió Obninszk egyik atomreaktorában. Az 5 MW-os reaktor moderátorként grafittal dúsított uránnal működött, a hűtéshez a szokásos izotópos összetételű vizet használtak. Június 26-án 17:30-kor az itt megtermelt energia elkezdett befolyni Mosenergo fogyasztói elektromos hálózatába [6] .
1954 decemberében állították hadrendbe az első Nautilus nukleáris tengeralattjárót az Egyesült Államokban [6] .
1956-ban kezdte meg működését az ötven megawattos Calder Hall - 1 atomerőmű az Egyesült Királyságban . Ezt követte 1957-ben az amerikai Shippingport atomerőmű - 60 MW [2] [6] , majd 1959-ben a franciaországi Marcoulle atomerőmű - 37 MW [6] . 1958-ban a második szovjet atomerőmű, a szibériai atomerőmű első szakasza 100 MW teljesítményű villamos energiát kezdett termelni, melynek teljes tervezési teljesítménye 600 MW [2] . 1959 -ben a Szovjetunióban vízre bocsátották a világ első nem katonai célú nukleáris meghajtású hajóját, a Lenin jégtörőt [6] .
A nukleáris energiát, mint az energia új irányát az 1955 augusztusában Genfben tartott I. Nemzetközi Tudományos és Műszaki Konferencián az Atomenergia Békés Felhasználásáról [2] ismerte el , amely a nemzetközi együttműködés kezdetét jelentette a békés hasznosítás területén. az atomenergia felhasználását, és meggyengítette a titkos fátylat a második világháború óta létező nukleáris kutatás felett [6] .
Az 1960-as években az Egyesült Államokban az atomenergia kereskedelmi alapokra való átállása történt. Az első kereskedelmi célú atomerőmű a 250 MW teljesítményű Yankee Rowe volt, amely 1960 és 1992 között működött. Az Egyesült Államok első atomerőműve, amelynek építését magánforrásokból finanszírozták, a Drezdai Atomerőmű [7] volt .
A Szovjetunióban 1964-ben üzembe helyezték a Belojarszki Atomerőművet (az első 100 MW-os blokk) és a Novovoronyezsi Atomerőművet (az első 240 MW-os blokkot). 1973-ban az első nagy teljesítményű (1000 MW) erőművet indították el a Leningrádi Atomerőműben , Szosznovij Bor városában. Az 1972-ben Kazahsztánban elindított első ipari gyorsneutronreaktor energiáját (150 MW) a Kaszpi-tengerből áramtermelésre és víz sótalanítására használták [7] .
Az 1970-es évek elején az atomenergia fejlesztésének látható előfeltételei voltak. A villamos energia iránti kereslet nőtt, a legtöbb fejlett ország vízenergia-forrásait szinte teljesen kihasználták, és ennek megfelelően emelkedtek a főbb tüzelőanyagok árai. A helyzetet súlyosbította, hogy az arab országok 1973-1974-ben embargót vezettek be az olajszállításra. Az atomerőművek építésének költségeit kellett volna csökkenteni [3] .
Ennek ellenére az 1980-as évek elejére komoly gazdasági nehézségek jelentek meg, amelyek okai a villamosenergia-kereslet stabilizálódása, a természetes tüzelőanyagok áremelkedésének megszűnése, az előre jelzett költségcsökkenés helyett a drágulás, a új atomerőművek építése [3] .
2010-ben a nukleáris energia a villamosenergia-termelés 12,9%-át és az emberiség által fogyasztott összes energia 5,7%-át adta a Nemzetközi Energiaügynökség ( IEA ) szerint [8] . Az atomenergia szektor a legjelentősebb az iparosodott országokban, ahol nincs elegendő természetes energiaforrás - Franciaországban , Ukrajnában [9] , Belgiumban , Finnországban , Svédországban , Bulgáriában és Svájcban . Ezek az országok a villamos energia 20-76%-át (Franciaországban) állítják elő atomerőművekben .
2013-ban 2010 óta először nőtt a világ atomenergia-termelése - 2012-hez képest 0,5%-os növekedés volt tapasztalható - 6,55 milliárd MWh-ra (562,9 millió tonna olajegyenértékre). Az atomerőművek legnagyobb energiafogyasztása 2013-ban az Egyesült Államokban volt - 187,9 millió tonna olajegyenérték. Oroszországban a fogyasztás elérte a 39,1 millió tonna olajegyenértéket, Kínában - 25 millió tonna olajegyenértéket, Indiában - 7,5 millió tonnát [10] .
A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség (NAÜ) jelentése szerint 2019-ben a világ 34 országában 449 működő (vagyis újrahasznosítható elektromos és/vagy hőenergiát termelő) nukleáris reaktor működött [11] ; 2019 közepén 54 reaktort építettek [12]
A világ atomerőművekben termelt villamosenergia-termelésének körülbelül a fele két országból – az Egyesült Államokból és Franciaországból – származik. Az Egyesült Államok villamos energiájának mindössze 1/8-át állítja elő atomerőművekben, de ez a világ termelésének körülbelül 20%-át teszi ki.
Litvánia abszolút vezető szerepet töltött be az atomenergia felhasználásában . A területén található egyetlen Ignalina Atomerőmű több elektromos energiát termelt, mint amennyit a teljes köztársaság fogyasztott (2003-ban például Litvániában 19,2 milliárd kWh -t termeltek , ebből 15,5-öt az Ignalinai Atomerőmű [13] ). Ennek feleslegével (és Litvániában más erőművek is vannak) a „felesleges” energiát exportálták [14] . Az EU
nyomására azonban (a biztonságával kapcsolatos kétségek miatt - az INP a csernobili atomerőművel azonos típusú erőműveket használt ) 2010. január 1- től ezt az atomerőművet végül bezárták (megkísérelték 2009 után is folytatták az állomás üzemeltetését, de nem jártak sikerrel
), most[ mikor? ] megoldás alatt áll egy modern típusú atomerőmű építésének kérdése ugyanitt.
2016-ban a világ atomerőművei összesen 2477 milliárd kWh energiát termeltek, ami a világ villamosenergia-termelésének 10,8%-át tette ki.
2017-ben a világ vezetői a nukleáris villamosenergia-termelésben [15] :
A világ atomenergia-termelésének körülbelül a fele az Egyesült Államokból és Franciaországból származik.
2017-ben az atomerőművek 2503 TWh villamos energiát termeltek . Az "öt nagy" ország a világ összes nukleáris termelésének 70%-át adta – az Egyesült Államok , Franciaország, Kína, Oroszország és Dél-Korea, csökkenő sorrendben. 2017-ben az atomenergia -termelés tizenhárom országban nőtt, tizenegyben csökkent, hétben pedig nem változott [26] .
A Nukleáris Világszövetség (World Nuclear Association ) szerint 2017 végén a világon 488 működő atomreaktor beépített kapacitása 392 GW volt (ami 2 GW-tal több, mint 2016-ban) [27] . 2017-ben 4 új reaktort helyeztek üzembe (hálózatra kapcsolva), összesen 3373 MW beépített kapacitással (egy Pakisztánban - Chashma-4 Atomerőmű és három Kínában - Tajvan-3 Atomerőmű, Fuqing-4 Atomerőmű és nukleáris erőmű "Yanjian-4" erőmű) [28] . Öt reaktort szereltek le (3025 MW beépített teljesítménnyel). Egy reaktort bezártak Németországban, Svédországban, Spanyolországban, Japánban és Dél-Koreában.
2017 végén 59 atomreaktor épült, közülük négy építése 2017-ben kezdődött. Ebből a négy erőműből három az orosz típusú VVER reaktor szerint épül – az indiai Kudankulam atomerőmű 3. és 4. blokkja, valamint az indiai Rooppur atomerőmű 1. blokkja. A dél-koreai „Sin-Kari” atomerőmű 5. erőműve a KEPCO által gyártott reaktorokon lesz. Az Ügynökség jelentése megjegyzi, hogy az egyes országokban 2017-ben egy erőmű megépítésének átlagos időtartama 58 hónap volt, szemben a 2016-os 74 hónappal (1996–2000 között ez az időszak 120 hónap volt).
A Nukleáris Világszövetség szerint 2017 végén a régiók a következőképpen oszlottak meg az atomenergia-termelés tekintetében:
Az atomenergia továbbra is heves vita tárgya. Az atomenergia támogatói és ellenzői élesen különböznek az atomenergia biztonságáról, megbízhatóságáról és gazdasági hatékonyságáról alkotott értékelésükben. A veszély összefügg a hulladékkezelési problémákkal, a környezeti és ember okozta katasztrófához vezető balesetekkel, valamint azzal a lehetőséggel, hogy ezekben a létesítményekben (egyébként: vízi erőművekben, vegyi üzemekben és hasonlókban) hagyományos fegyverekkel, ill. terrortámadás következtében tömegpusztító fegyverként. Az atomerőművek „kettős felhasználása”, a nukleáris üzemanyag lehetséges (engedélyezett és bűnös) kiszivárgása a villamosenergia-termelésből, valamint elméleti felhasználása atomfegyverek előállítására a közvélemény állandó aggodalma, politikai intrika és katonai akciók oka. például: Operation "Opera , Iraq War").
Az atomenergia népszerűsítését szorgalmazó Nukleáris Világszövetség ugyanakkor 2011-ben olyan adatokat közölt, amelyek szerint átlagosan gigawattévnyi áramot termelnek széntüzelésű erőművekben (a teljes termelési láncot figyelembe véve). ) 342 emberáldozatba kerül, a gáz pedig 85-be, a vízierőműveknél 885-ben, míg az atomerőműveknél csak 8-ba [29] [30] .
Az atomenergia jövedelmezősége a reaktor kialakításától, a villamosenergia-tarifáktól és az alternatív energiaforrások költségétől függ. Ezért a különböző országokban időről időre kételyek fogalmazódnak meg az atomenergia jövedelmezőségével kapcsolatban. Például egy atomerőmű beépített kapacitásának 1 GW-jának pótlására körülbelül 2,5 milliárd köbmétert kell elkölteni. földgáz, amelynek költsége országonként nagyon eltérő.
Az Egyesült Államokban egyre drágul az atomerőművek villamosenergia-termelése, néhány más áramforrás ára csökken, a szabad piacon az atomerőművek veszteségessé válnak. Így az USA-ban két reaktort zártak be a veszteség miatt: a Vermont Yankee atomerőművet és a Kevoni atomerőművet [31] .
Az új AR1000 III+ generációs reaktorok építési költsége 2018-ban:
Finnországban 2005-ben kezdték építeni az olkiluotoi atomerőmű harmadik generációs III+ EPR1600 blokkját . Az erőmű építési költségét 3 milliárd euróra becsülték, az üzembe helyezési időpontokat 2010-re tervezték. 2019-től működési engedélyt szereztek [36] . 2015-ben a költségek 2 milliárd euróval nőttek, és a teljes költség végső becslése 8,5 milliárd dollárra nőtt [37] . Ennek eredményeként Finnország lemondta a negyedik erőművi blokk tervezett építését Olkiluotoban.
Az Egyesült Királyságban a Wylfa Newydd atomerőmű (két 1350 MW-os ABWR ) építési költsége 28 milliárd dollárra (21 milliárd GBP) emelkedett, és az építkezést gazdasági céltalanság miatt le kellett mondani [38] .
Oroszországban az orosz VVER-1200 III+ generációs reaktorokra épülő atomerőmű építésének költsége 600 milliárd rubelbe (9 milliárd dollárba) kerül egy 4, egyenként 1200 MW teljesítményű reaktorból álló atomerőmű esetében (leningrádi atomerőmű-2, Novovoronyezs). Atomerőmű-2), a jövedelmezőséget megerősítik a 2030-ig tartó 12 erőművi blokk építésének tervei [39] .
Más országokban az orosz VVER-1200-as reaktorokra épülő atomerőmű körülbelül 2-2,5-szer drágább (5,5 milliárd dollár reaktoronként a fehérorosz atomerőműben és a törökországi Akkuyu atomerőműben ), a jövedelmezőséget a tervek igazolják. hogy 2030-ig 33 erőművet építsenek [40] .
A kormányok úgy biztosíthatják az erőműveket a bezárás ellen, hogy garantálják a meghatározott áron történő áramvásárlást. Az ilyen rendszereket bírálták a verseny korlátozása és az adófizetők pénzének pazarlása miatt, de minden típusú erőműnél alkalmazzák.
Az atomenergiával kapcsolatos egyik probléma a hőszennyezés . Egyes szakértők szerint az atomerőművek „egységnyi villamos energiára vetítve” több hőt bocsátanak ki a környezetbe, mint a hasonló hőerőművek . Példa erre a Rajna -medencében több atom- és hőerőmű építési projektje. A számítások azt mutatták, hogy ha az összes tervezett létesítményt elindítanák, számos folyó hőmérséklete + 45 ° C-ra emelkedne, és elpusztulna bennük minden élet. [41]
A The Hill-i Columbia Egyetem Globális Energiapolitikai Központjának szakértői szerint Oroszország nagy részesedése a globális atomenergia-piacon nagy kockázatokat rejt magában az elhúzódó ukrajnai háború hátterében.
Például számos amerikai szövetségesnél, köztük Finnországban, Csehországban, Törökországban és Ukrajnában orosz reaktorok üzemelnek vagy épülnek. Idővel ezek a reaktorok leállhatnak az Oroszország által biztosított anyagok, berendezések és szolgáltatások nélkül.
Annak ellenére, hogy Oroszország a világ uránjának mindössze 6%-át állítja elő, a világ uránkonverziós piacának 40%-át és dúsítási kapacitásának 46%-át ellenőrzi. A bolygó körül található 439 reaktor túlnyomó többsége, beleértve az Egyesült Államok haditengerészetének összes reaktorát, éppen ilyen dúsított urán üzemanyagot igényel. Szakértők szerint, ha Oroszország leállítja az amerikai energiacégek dúsított urán szállítását, az akár már jövőre atomerőművek leállásához vezethet az Egyesült Államokban.
Tekintettel arra, hogy az Egyesült Államok egyes részein az atomenergia biztosítja a termelőkapacitás több mint 20 százalékát, a villamosenergia-árak még jobban emelkednek, mint 2022-ben [42] .
Atomerőmű (Atomerőmű) - a projekt által meghatározott területen elhelyezkedő, meghatározott felhasználási módok és feltételek mellett energia előállítására szolgáló nukleáris létesítmény , amelyben atomreaktor (reaktorok) és a szükséges rendszerek, eszközök, berendezések komplexuma és erre a célra olyan építményeket használnak a szükséges munkásokkal ( személyzet ), amelyek elektromos energia előállítására szolgálnak ( OPB-88/97 ).
Nukleáris meghajtású hajó (nukleáris hajó) - a hajó meghajtását biztosító atomerőművel rendelkező hajók általános neve . Különböztesse meg az atommeghajtású polgári ( nukleáris jégtörők , szállítóhajók) és katonai ( repülőgép-hordozók , tengeralattjárók , cirkálók , nehéz fregattok ) hajókat.
![]() | ||||
---|---|---|---|---|
|
Atomenergia a világon | ||
---|---|---|
GW > 10 | ||
GW > 2 |
| |
GW > 1 |
| |
GW < 1 |
| |
Megjelenés a tervekben |
| |
Fejlesztés törölve |
|
Energia | |||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
termékek és iparágak szerinti szerkezet | |||||||||||||||||||||||||||
Energiaipar : villamos energia |
| ||||||||||||||||||||||||||
Hőellátás : hőenergia |
| ||||||||||||||||||||||||||
Üzemanyagipar : üzemanyag _ |
| ||||||||||||||||||||||||||
Ígéretes energia : |
| ||||||||||||||||||||||||||
Portál: Energia |
Iparágak | ||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Nukleáris technológiák | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Mérnöki | |||||||
anyagokat | |||||||
Atomenergia _ |
| ||||||
nukleáris gyógyszer |
| ||||||
Atomfegyver |
| ||||||
|