العلامات والخرافات 

رسالة في موضوع الطاقة الذرية. استخدام طاقة التفاعل النووي. الطاقة النووية للسفر إلى الفضاء

الطاقة النووية هي أحد فروع صناعة الطاقة. يعتمد إنتاج الكهرباء على الحرارة المنبعثة أثناء انشطار نوى المعادن الثقيلة المشعة. تستخدم نظائر البلوتونيوم 239 واليورانيوم 235 ، التي تتحلل في مفاعلات نووية خاصة ، على نطاق واسع كوقود.

وفقًا لإحصاءات عام 2014 ، تنتج الطاقة النووية حوالي 11٪ من إجمالي الكهرباء في العالم. الدول الثلاث الأولى من حيث إنتاج الطاقة النووية هي الولايات المتحدة وفرنسا وروسيا.

يستخدم هذا النوع من إنتاج الطاقة في الحالات التي لا تسمح فيها الموارد الطبيعية للبلد بإنتاج الطاقة بالكميات المطلوبة. لكن لا يزال هناك جدل حول قطاع الطاقة هذا. أصبحت الكفاءة الاقتصادية وسلامة الإنتاج موضع تساؤل بسبب النفايات الخطرة والتسرب المحتمل لليورانيوم والبلوتونيوم في مجال تصنيع الأسلحة النووية.

تطوير الطاقة النووية

تم توليد الطاقة النووية لأول مرة في عام 1951. في ولاية أيداهو بالولايات المتحدة ، قام العلماء ببناء مفاعل تشغيل مستقر بسعة 100 كيلووات. خلال الدمار الذي أعقب الحرب والنمو السريع لاستهلاك الكهرباء ، أصبحت الطاقة النووية ذات أهمية خاصة. لذلك ، بعد ثلاث سنوات ، في عام 1954 ، بدأت وحدة الطاقة في مدينة أوبنينسك العمل ، وبعد شهر ونصف من الإطلاق ، بدأت الطاقة التي تنتجها تتدفق إلى شبكة Mosenergo.

بعد ذلك ، تسارعت وتيرة إنشاء وإطلاق محطات الطاقة النووية:

  • 1956 - في المملكة المتحدة ، تم إطلاق محطة Calder Hall-1 للطاقة النووية بسعة 50 ميجاوات ؛
  • 1957 - إطلاق محطة Shippingport للطاقة النووية في الولايات المتحدة (60 ميغاواط) ؛
  • 1959 - افتتاح محطة ماركول بقدرة 37 ميجاوات بالقرب من أفينيون في فرنسا.

تميزت بداية تطوير الطاقة النووية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ببناء وإطلاق محطة الطاقة النووية في سيبيريا بسعة 100 ميجاوات. كانت وتيرة تطوير الصناعة النووية في ذلك الوقت تتزايد: في عام 1964 ، تم إطلاق الوحدات الأولى من محطتي بيلويارسك ونوفوفورونيج للطاقة النووية بسعة 100 و 240 ميجاوات على التوالي. خلال الفترة من 1956 إلى 1964 ، بنى الاتحاد السوفياتي 25 منشأة نووية حول العالم.

ثم ، في عام 1973 ، تم إطلاق أول وحدة عالية الطاقة من Leningrad NPP بسعة 1000 ميجاوات. قبل ذلك بعام ، بدأت محطة للطاقة النووية في مدينة شيفتشيكو (أكتاو الآن) في كازاخستان عملها. تم استخدام الطاقة المتولدة منه لتحلية مياه بحر قزوين.

في أوائل السبعينيات ، كان التطور السريع للطاقة النووية مبررًا بعدد من الأسباب:

  • نقص موارد الطاقة الكهرمائية غير المستغلة ؛
  • النمو في استهلاك الكهرباء وتكلفة ناقلات الطاقة ؛
  • الحظر التجاري على إمدادات الطاقة من الدول العربية.
  • التخفيض المتوقع في تكلفة بناء محطات الطاقة النووية.

ومع ذلك ، في الثمانينيات ، تحول الوضع إلى نقيضه: استقر الطلب على الكهرباء ، وكذلك تكلفة الوقود الأحفوري. وعلى العكس من ذلك ، ارتفعت تكلفة بناء محطة للطاقة النووية. لقد خلقت هذه العوامل حواجز خطيرة أمام تطوير هذا القطاع الصناعي.

نشأت مشاكل خطيرة في تطوير صناعة الطاقة النووية بسبب الحادث الذي وقع في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية في عام 1986. جعلت كارثة من صنع الإنسان العالم بأسره يفكر في سلامة الذرة المسالمة. في الوقت نفسه ، بدأت فترة من الركود في صناعة الطاقة النووية بأكملها.

شهدت بداية القرن الحادي والعشرين إحياء صناعة الطاقة النووية في روسيا. بين عامي 2001 و 2004 ، تم تشغيل ثلاث وحدات طاقة جديدة.

في مارس 2004 ، وفقًا لمرسوم رئيس الجمهورية ، تم تشكيل الوكالة الفيدرالية للطاقة الذرية. وبعد ثلاث سنوات تم استبداله بمؤسسة "روساتوم" الحكومية.

تعد صناعة الطاقة النووية الروسية في شكلها الحالي مجمعًا قويًا يضم أكثر من 350 شركة ، يقترب عدد موظفيها من 230 ألف موظف. وتأتي المؤسسة في المرتبة الثانية عالمياً من حيث كمية احتياطي الوقود النووي وحجم توليد الطاقة النووية. تتطور الصناعة بنشاط ، في الوقت الحالي ، يجري بناء 9 وحدات للطاقة النووية وفقًا لمعايير السلامة الحديثة.

صناعات الطاقة النووية

صناعة الطاقة النووية في روسيا الحديثة معقدة وتتألف من عدة صناعات:

  • تعدين وتخصيب اليورانيوم - الوقود الرئيسي للمفاعلات النووية ؛
  • مجموعة شركات لإنتاج اليورانيوم ونظائر البلوتونيوم ؛
  • محطات الطاقة النووية نفسها ، وتؤدي مهام تصميم وبناء وتشغيل محطات الطاقة النووية ؛
  • إنتاج محطات الطاقة النووية.

ترتبط معاهد البحث بشكل غير مباشر بالطاقة النووية ، حيث يتم تطوير وتحسين تقنيات توليد الكهرباء. في الوقت نفسه ، تتعامل هذه المؤسسات مع مشاكل الأسلحة النووية والأمن وبناء السفن.

الطاقة النووية في روسيا

تمتلك روسيا تقنيات نووية ذات دورة كاملة - من استخراج خام اليورانيوم إلى توليد الكهرباء في محطات الطاقة النووية. يضم مجمع الطاقة النووية 10 محطات طاقة عاملة مع 35 وحدة طاقة عاملة. كما يجري العمل بنشاط على بناء 6 محطات للطاقة النووية ، كما يجري العمل على وضع خطط لبناء 8 محطات أخرى.

يتم استخدام معظم الطاقة التي تولدها محطات الطاقة النووية الروسية بشكل مباشر لتلبية احتياجات السكان. ومع ذلك ، توفر بعض المحطات ، على سبيل المثال ، Beloyarskaya و Leningradskaya ، المستوطنات القريبة بالماء الساخن. تعمل Rosatom بنشاط على تطوير محطة تدفئة نووية ، والتي ستجعل من الممكن تسخين المناطق المنسقة في البلاد بتكلفة زهيدة.

الطاقة النووية في دول العالم

تحتل الولايات المتحدة المرتبة الأولى من حيث إنتاج الطاقة الذرية بـ 104 مفاعلات نووية بطاقة 798 مليار كيلوواط / ساعة في السنة. المرتبة الثانية هي فرنسا ، حيث يوجد 58 مفاعلًا. وخلفها روسيا بـ 35 وحدة طاقة. من بين الخمسة الأوائل كوريا الجنوبية والصين. كل دولة لديها 23 مفاعلاً ، والصين فقط هي الأدنى من كوريا من حيث إنتاج الكهرباء النووية - 123 مليار كيلوواط ساعة / سنة مقابل 149 مليار كيلوواط ساعة / سنة.

تم استخدام الطاقة النووية لتحويلها إلى طاقة كهربائية لأول مرة في بلدنا في عام 1954. تم تشغيل أول محطة للطاقة النووية (NPP) بسعة 5000 كيلو وات في أوبنينسك. تم استخدام الطاقة المنبعثة في مفاعل نووي لتحويل الماء إلى بخار ، ثم تحول التوربينات المتصلة بمولد. تطوير الطاقة النووية. تعمل محطات Novovoronezh و Leningrad و Kursk و Kola وغيرها من محطات الطاقة النووية على نفس المبدأ. تبلغ قدرة مفاعلات هذه المحطات 500-1000 ميغاواط. تم بناء محطات الطاقة النووية بشكل أساسي في الجزء الأوروبي من البلاد. ويرجع ذلك إلى مزايا محطات الطاقة النووية مقارنة بمحطات الطاقة الحرارية العاملة على الوقود الأحفوري. لا تستهلك المفاعلات النووية وقودًا عضويًا نادرًا ولا تحمّل النقل بالسكك الحديدية بالفحم. لا تستهلك محطات الطاقة النووية الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي ولا تلوث البيئة بالرماد ومنتجات الاحتراق. ومع ذلك ، فإن موقع محطات الطاقة النووية في المناطق المكتظة بالسكان محفوف بخطر محتمل. في المفاعلات النيوترونية الحرارية (أي البطيئة) ، يتم استخدام 1-2٪ فقط من اليورانيوم. يتم تحقيق الاستفادة الكاملة من اليورانيوم في المفاعلات النيوترونية السريعة ، والتي تتيح أيضًا إعادة إنتاج الوقود النووي الجديد على شكل بلوتونيوم. في عام 1980 ، تم إطلاق أول مفاعل نيوتروني سريع في العالم بقدرة 600 ميجاوات في Beloyarsk NPP. الطاقة النووية ، مثل العديد من الصناعات الأخرى ، لها آثار بيئية ضارة أو خطيرة. أكبر خطر محتمل هو التلوث الإشعاعي. تنشأ مشاكل صعبة مع التخلص من النفايات المشعة وتفكيك محطات الطاقة النووية التي خدمت وقتها. تبلغ مدة خدمتها حوالي 20 عامًا ، وبعد ذلك يصبح من المستحيل استعادة المحطات بسبب التعرض طويل المدى للإشعاع على مواد الهياكل. تم تصميم محطة الطاقة النووية مع توقع أقصى درجات الأمان لموظفي المحطة والسكان. تُظهر تجربة تشغيل محطات الطاقة النووية في جميع أنحاء العالم أن المحيط الحيوي محمي بشكل موثوق من التأثيرات الإشعاعية لمحطات الطاقة النووية في التشغيل العادي. ومع ذلك ، أظهر انفجار المفاعل الرابع في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية أن خطر تدمير قلب المفاعل بسبب أخطاء بشرية وسوء تقدير في تصميم المفاعلات لا يزال حقيقة واقعة ، لذلك يتم اتخاذ تدابير صارمة للحد من هذا. مخاطرة. يتم تثبيت المفاعلات النووية على الغواصات النووية وكاسحات الجليد. السلاح النووي. يتم تنفيذ تفاعل تسلسلي غير متحكم فيه مع عامل تضخيم نيوتروني كبير في قنبلة ذرية. من أجل حدوث إطلاق فوري للطاقة (انفجار) ، يجب أن يستمر التفاعل على نيوترونات سريعة (بدون استخدام 235 وسيط). المادة المتفجرة هي اليورانيوم النقي g2U أو 239 بلوتونيوم 94Pu. لكي يحدث انفجار ، يجب أن تتجاوز أبعاد المادة الانشطارية الأبعاد الحرجة. يتم تحقيق ذلك إما عن طريق الانضمام السريع لقطعتين من المواد الانشطارية ذات الأبعاد دون الحرجة ، أو عن طريق الضغط الحاد لقطعة واحدة إلى الحجم الذي ينخفض ​​فيه تسرب النيوترونات عبر السطح كثيرًا بحيث تصبح أبعاد القطعة فوق الحرجة. يتم تنفيذ كلاهما بالمتفجرات التقليدية. عندما تنفجر قنبلة ، تصل درجة الحرارة إلى عشرات الملايين من الكلفن. عند هذه الدرجة ، يرتفع الضغط بشكل حاد وتتشكل موجة انفجار قوية. في نفس الوقت ، يتم إنشاء إشعاع قوي. تعتبر نواتج التفاعل المتسلسل الناتجة عن انفجار قنبلة شديدة الإشعاع وخطيرة على الكائنات الحية. استخدمت الولايات المتحدة القنابل الذرية في نهاية الحرب العالمية الثانية ضد اليابان. في عام 1945 ، أُلقيت قنابل ذرية على مدينتي هيروشيما وناغازاكي اليابانيتين. في القنبلة النووية الحرارية (الهيدروجينية) ، يتم استخدام انفجار قنبلة ذرية موضوعة داخل قنبلة نووية حرارية لبدء تفاعل الاندماج. اتضح أن أحد الحلول غير التافهة هو أن انفجار القنبلة الذرية لا يستخدم لزيادة درجة الحرارة ، ولكن لأقوى ضغط للوقود الحراري النووي عن طريق الإشعاع المتولد أثناء انفجار القنبلة الذرية. في بلدنا ، تم طرح الأفكار الرئيسية لإنشاء انفجار نووي حراري من قبل أ.د. ساخاروف. مع إنشاء الأسلحة النووية ، أصبح النصر في الحرب مستحيلاً. الحرب النووية قادرة على تدمير البشرية ، لذلك تكافح شعوب العالم بإصرار من أجل حظر الأسلحة النووية.

أولئك. في تلك البلدان الصناعية حيث لا توجد موارد طاقة طبيعية كافية. تولد هذه البلدان ما بين ربع ونصف الكهرباء من محطات الطاقة النووية. تولد الولايات المتحدة ثُمن احتياجاتها من الكهرباء فقط من محطات الطاقة النووية ، لكن هذا يمثل حوالي خمس العالم.

لا تزال الطاقة النووية موضوع نقاش ساخن. يختلف مؤيدو ومعارضو الطاقة النووية اختلافًا حادًا في تقييماتهم لأمانها وموثوقيتها وكفاءتها الاقتصادية. بالإضافة إلى ذلك ، هناك قلق واسع النطاق من تسرب الوقود النووي من توليد الكهرباء واستخدامه في إنتاج أسلحة نووية.

دورة الوقود النووي.

الطاقة النووية صناعة معقدة تنطوي على العديد من العمليات الصناعية التي تشكل معًا دورة الوقود. هناك أنواع مختلفة من دورات الوقود ، اعتمادًا على نوع المفاعل وكيفية سير المرحلة النهائية من الدورة.

عادة ، تتكون دورة الوقود من العمليات التالية. تنتج المناجم خام اليورانيوم. يتم سحق الخام لفصل ثاني أكسيد اليورانيوم ، ويتم التخلص من النفايات المشعة. يتم تحويل أكسيد اليورانيوم الناتج (الكعكة الصفراء) إلى سادس فلوريد اليورانيوم ، وهو مركب غازي. لزيادة تركيز اليورانيوم 235 ، يتم تخصيب سادس فلوريد اليورانيوم في مصانع فصل النظائر. ثم يتم تحويل اليورانيوم المخصب مرة أخرى إلى ثاني أكسيد اليورانيوم الصلب ، والذي تُصنع منه كريات الوقود. يتم تجميع عناصر الوقود (قضبان الوقود) من الكريات التي يتم دمجها في مجموعات لإدخالها في قلب مفاعل نووي لمحطة طاقة نووية. يحتوي الوقود المستهلك المستخرج من المفاعل على مستوى عالٍ من الإشعاع ، وبعد التبريد في أراضي محطة الطاقة ، يتم إرساله إلى منشأة تخزين خاصة. كما توفر إمكانية التخلص من النفايات ذات المستويات المنخفضة من الإشعاع المتراكم أثناء تشغيل وصيانة المحطة. في نهاية عمر الخدمة ، يجب إيقاف تشغيل المفاعل نفسه (مع إزالة التلوث والتخلص من وحدات المفاعل). يتم تنظيم كل مرحلة من مراحل دورة الوقود بطريقة تضمن سلامة الناس وحماية البيئة.

المفاعلات النووية.

تم تطوير المفاعلات النووية الصناعية في الأصل فقط في البلدان التي تمتلك أسلحة نووية. قامت الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفيتي وبريطانيا العظمى وفرنسا باستكشاف أنواع مختلفة من المفاعلات النووية. ومع ذلك ، بعد ذلك ، بدأت ثلاثة أنواع رئيسية من المفاعلات بالسيطرة على صناعة الطاقة النووية ، تختلف بشكل رئيسي في الوقود ، والمبرد المستخدم للحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة للنواة ، والوسيط المستخدم لتقليل سرعة النيوترونات المنبعثة أثناء عملية الانحلال والضروري للمحافظة عليها. تفاعل متسلسل.

من بينها ، النوع الأول (والأكثر شيوعًا) هو مفاعل اليورانيوم المخصب ، حيث يكون كل من المبرد والمهدئ ماء عادي أو ماء "خفيف" (مفاعل الماء الخفيف). يوجد نوعان رئيسيان من مفاعل الماء الخفيف: مفاعل يتم فيه توليد البخار الذي يدفع التوربينات مباشرة في القلب (مفاعل الماء المغلي) ، ومفاعل يتم فيه توليد البخار في دائرة خارجية ، أو ثانية ، متصلة بـ الدائرة الأولية بواسطة المبادلات الحرارية والمولدات البخارية (مفاعل طاقة الماء - الماء - VVER). بدأ تطوير مفاعل الماء الخفيف منذ برامج الجيش الأمريكي. وهكذا ، في الخمسينيات من القرن الماضي ، طورت شركتا جنرال إلكتريك وويستنجهاوس مفاعلات الماء الخفيف للغواصات وحاملات الطائرات التابعة للبحرية الأمريكية. كما شاركت هذه الشركات في تنفيذ البرامج العسكرية لتطوير تقنيات تجديد وإثراء الوقود النووي. في نفس العقد ، تم تطوير مفاعل الماء المغلي المعتدل الجرافيت في الاتحاد السوفيتي.

النوع الثاني من المفاعلات الذي وجد تطبيقًا عمليًا هو مفاعل مبرد بالغاز (مع وسيط من الجرافيت). كما ارتبط إنشائها ارتباطًا وثيقًا ببرامج تطوير الأسلحة النووية المبكرة. في أواخر الأربعينيات وأوائل الخمسينيات من القرن الماضي ، ركزت بريطانيا العظمى وفرنسا ، في محاولة لإنتاج قنابل ذرية خاصة بهما ، على تطوير مفاعلات مبردة بالغاز تنتج البلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة بكفاءة عالية ويمكن أيضًا أن تعمل على اليورانيوم الطبيعي.

النوع الثالث من المفاعلات الذي حقق نجاحًا تجاريًا هو النوع الذي يكون فيه كل من المبرد والمهدئ عبارة عن ماء ثقيل ، والوقود عبارة عن يورانيوم طبيعي أيضًا. في بداية العصر النووي ، تم استكشاف الفوائد المحتملة لمفاعل الماء الثقيل في عدد من البلدان. ومع ذلك ، كان إنتاج هذه المفاعلات يتركز بشكل أساسي في كندا ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى احتياطياتها الهائلة من اليورانيوم.

تطوير الصناعة النووية.

بعد الحرب العالمية الثانية ، تم استثمار عشرات المليارات من الدولارات في صناعة الطاقة الكهربائية حول العالم. كان هذا الازدهار العمراني مدفوعًا بالنمو السريع في الطلب على الكهرباء ، بمعدل فاق بكثير النمو السكاني والدخل القومي. كان التركيز الرئيسي على محطات الطاقة الحرارية (TPPs) التي تعمل على الفحم ، وبدرجة أقل ، على النفط والغاز ، وكذلك على محطات الطاقة الكهرومائية. لم يكن هناك مصنع للطاقة النووية من النوع الصناعي حتى عام 1969. بحلول عام 1973 ، كانت جميع البلدان الصناعية تقريبًا قد استنفدت موارد الطاقة الكهرومائية على نطاق واسع. ساهم الارتفاع الكبير في أسعار الطاقة بعد عام 1973 ، والنمو السريع في الطلب على الكهرباء ، والقلق المتزايد بشأن إمكانية فقدان استقلالية صناعة الطاقة الوطنية ، في ترسيخ وجهة نظر الطاقة النووية باعتبارها المصدر الوحيد القابل للتطبيق للطاقة في قطاع الطاقة. المستقبل المنظور. أدى الحظر النفطي العربي 1973-1974 إلى موجة إضافية من الأوامر والتوقعات المتفائلة لتطوير الطاقة النووية.

ولكن في كل سنة لاحقة قامت بالتعديلات الخاصة بها على هذه التوقعات. فمن ناحية ، كان للطاقة النووية أنصارها في الحكومات ، وفي صناعة اليورانيوم ، وفي مختبرات الأبحاث ، وبين شركات الطاقة القوية. من ناحية أخرى ، نشأت معارضة قوية ، حيث اتحدت الجماعات التي تدافع عن مصالح السكان ونظافة البيئة وحقوق المستهلكين. ركز النقاش ، الذي يستمر حتى يومنا هذا ، بشكل أساسي على الآثار الضارة لمراحل مختلفة من دورة الوقود على البيئة ، واحتمال وقوع حوادث المفاعل وعواقبها المحتملة ، وتنظيم بناء وتشغيل المفاعلات ، والخيارات المقبولة التخلص من النفايات النووية واحتمال وقوع هجمات تخريبية وإرهابية على محطات الطاقة النووية ، وكذلك قضايا مضاعفة الجهود الوطنية والدولية في مجال منع انتشار الأسلحة النووية.

قضايا أمنية.

لقد أوضحت كارثة تشيرنوبيل وحوادث المفاعلات النووية الأخرى في السبعينيات والثمانينيات ، من بين أمور أخرى ، أن مثل هذه الحوادث غالبًا ما لا يمكن التنبؤ بها. على سبيل المثال ، في تشيرنوبيل ، تعرض مفاعل الوحدة الرابعة لأضرار بالغة نتيجة لزيادة الطاقة التي حدثت أثناء الإغلاق المقرر. كان المفاعل في غلاف خرساني ومجهز بنظام تبريد للطوارئ وأنظمة أمان حديثة أخرى. لكن لم يخطر ببال أي شخص أنه عند إيقاف تشغيل المفاعل ، يمكن أن يحدث ارتفاع حاد في الطاقة وأن الهيدروجين الغازي المتكون في المفاعل بعد هذا الارتفاع ، مختلطًا بالهواء ، سينفجر بطريقة قد تدمر مبنى المفاعل. . نتيجة للحادث ، توفي أكثر من 30 شخصًا ، وتلقى أكثر من 200000 شخص في كييف والمناطق المجاورة جرعات كبيرة من الإشعاع ، وتعرض مصدر إمدادات المياه في كييف للتلوث. إلى الشمال من موقع التحطم - مباشرة في مسار السحابة الإشعاعية - توجد مستنقعات بريبيات الشاسعة ، والتي لها أهمية حيوية لبيئة بيلاروسيا وأوكرانيا وغرب روسيا.

في الولايات المتحدة ، واجهت الصناعات التي تبني وتشغيل المفاعلات النووية أيضًا العديد من مشكلات السلامة التي أدت إلى إبطاء البناء ، وتطلبت العديد من التغييرات في معايير التصميم والتشغيل ، وزادت من تكلفة وتكلفة الكهرباء. يبدو أن هناك مصدرين رئيسيين لهذه الصعوبات. أحدها هو نقص المعرفة والخبرة في صناعة الطاقة الجديدة هذه. والآخر هو تطوير تكنولوجيا المفاعلات النووية ، والتي تنشأ خلالها مشاكل جديدة. لكن القديمة باقية مثل تآكل أنابيب توليد البخار وتشقق خطوط أنابيب مفاعلات الماء المغلي. لم يتم حل مشكلات السلامة الأخرى ، مثل التلف الناجم عن التغيرات المفاجئة في تدفق سائل التبريد بشكل كامل.

اقتصاديات الطاقة النووية.

الاستثمار في الطاقة النووية ، مثل الاستثمارات في مجالات أخرى لتوليد الكهرباء ، له ما يبرره اقتصاديًا إذا تم استيفاء شرطين: تكلفة الكيلوواط / ساعة ليست أكثر من تكلفة أرخص طريقة إنتاج بديلة ، والطلب المتوقع على الكهرباء مرتفع بدرجة كافية أن الطاقة المولدة يمكن بيعها بسعر يزيد عن تكلفتها. في أوائل سبعينيات القرن الماضي ، بدت التوقعات الاقتصادية العالمية مواتية للغاية للطاقة النووية ، حيث ارتفع الطلب على الكهرباء وأسعار الوقود الأساسي والفحم والنفط بسرعة. بالنسبة لتكلفة بناء محطة للطاقة النووية ، كان جميع الخبراء تقريبًا مقتنعين بأنها ستكون مستقرة أو حتى تبدأ في الانخفاض. ومع ذلك ، في أوائل الثمانينيات ، أصبح من الواضح أن هذه التقديرات كانت خاطئة: توقف النمو في الطلب على الكهرباء ، وأسعار الوقود الطبيعي لم تعد تنمو فحسب ، بل بدأت في الانخفاض ، وكان إنشاء محطات الطاقة النووية. أغلى بكثير مما كان متوقعًا في أكثر التوقعات تشاؤمًا. نتيجة لذلك ، دخلت الطاقة النووية في كل مكان فترة من الصعوبات الاقتصادية الخطيرة ، وكانت أكثر خطورة في البلد الذي نشأت فيه وتطورت بشكل مكثف - في الولايات المتحدة.

إذا أجرينا تحليلًا مقارنًا لاقتصاد الطاقة النووية في الولايات المتحدة ، يصبح من الواضح سبب فقدان هذه الصناعة لقدرتها التنافسية. منذ أوائل السبعينيات ، ارتفعت تكاليف محطات الطاقة النووية بشكل حاد. تتكون تكاليف مصنع CHP التقليدي من استثمارات رأسمالية مباشرة وغير مباشرة ، وتكاليف الوقود ، وتكاليف التشغيل وتكاليف الصيانة. على مدى عمر محطة الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم ، فإن تكلفة الوقود في المتوسط ​​50-60٪ من جميع التكاليف. في حالة محطات الطاقة النووية ، تهيمن الاستثمارات الرأسمالية ، حيث تمثل حوالي 70 ٪ من جميع التكاليف. التكاليف الرأسمالية للمفاعلات النووية الجديدة ، في المتوسط ​​، تتجاوز بكثير تكاليف الوقود مدى الحياة لمحطات الطاقة التي تعمل بالفحم ، مما يلغي فائدة توفير الوقود في حالة محطات الطاقة النووية.

آفاق الطاقة النووية.

من بين أولئك الذين يصرون على ضرورة مواصلة البحث عن طرق آمنة واقتصادية لتطوير الطاقة النووية ، يمكن التمييز بين اتجاهين رئيسيين. يعتقد أنصار الأول أن جميع الجهود ينبغي أن تركز على القضاء على عدم ثقة الجمهور في سلامة التكنولوجيا النووية. للقيام بذلك ، من الضروري تطوير مفاعلات جديدة أكثر أمانًا من مفاعلات الماء الخفيف الموجودة. هناك نوعان من المفاعلات ذات أهمية هنا: مفاعل "آمن للغاية من الناحية التكنولوجية" ومفاعل "معياري" عالي الحرارة مبرد بالغاز.

تم تطوير النموذج الأولي لمفاعل معياري مبرد بالغاز في ألمانيا ، وكذلك في الولايات المتحدة الأمريكية واليابان. على عكس مفاعل الماء الخفيف ، فإن تصميم مفاعل تبريد غازي معياري يضمن سلامة تشغيله بشكل سلبي - دون إجراءات مباشرة من المشغلين أو نظام حماية كهربائي أو ميكانيكي. في المفاعلات الآمنة للغاية من الناحية التكنولوجية ، يتم أيضًا استخدام نظام الحماية السلبية. مثل هذا المفاعل ، الذي تم اقتراح فكرته في السويد ، لا يبدو أنه تجاوز مرحلة التصميم. لكنها تلقت دعماً قوياً في الولايات المتحدة بين أولئك الذين يرون مزاياها المحتملة على المفاعل المعياري المبرد بالغاز. لكن مستقبل كلا الخيارين غير مؤكد بسبب تكلفتهما غير المؤكدة ، وصعوبات التطوير ، والمستقبل المثير للجدل للطاقة النووية نفسها.

يعتقد أنصار الاتجاه الآخر أنه قبل اللحظة التي تحتاج فيها البلدان المتقدمة إلى محطات طاقة جديدة ، لم يتبق سوى القليل من الوقت لتطوير تقنيات مفاعلات جديدة. في رأيهم ، فإن المهمة الأساسية هي تحفيز الاستثمار في الطاقة النووية.

ولكن بالإضافة إلى هذين الاحتمالين لتطوير الطاقة النووية ، تشكلت أيضًا وجهة نظر مختلفة تمامًا. إنها تعلق آمالها على الاستخدام الكامل للطاقة الموردة ، وموارد الطاقة المتجددة (البطاريات الشمسية ، وما إلى ذلك) وتوفير الطاقة. وفقًا لمؤيدي وجهة النظر هذه ، إذا تحولت الدول المتقدمة إلى تطوير مصادر أكثر اقتصادية للضوء ، والأجهزة الكهربائية المنزلية ، ومعدات التدفئة ومكيفات الهواء ، فإن الكهرباء الموفرة ستكون كافية للاستغناء عن جميع محطات الطاقة النووية الحالية. يُظهر الانخفاض الملحوظ في استهلاك الكهرباء أن الكفاءة يمكن أن تكون عاملاً مهمًا في الحد من الطلب على الكهرباء.

وبالتالي ، فإن الطاقة النووية لم تصمد بعد في اختبار الكفاءة والأمان والتصرف العام. يعتمد مستقبلها الآن على مدى فعالية وموثوقية التحكم في بناء وتشغيل محطات الطاقة النووية ، وكذلك مدى نجاح حل عدد من المشاكل الأخرى ، مثل مشكلة التخلص من النفايات المشعة. يعتمد مستقبل الطاقة النووية أيضًا على جدوى وتوسيع منافسيها الأقوياء - محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم ، والتقنيات الجديدة الموفرة للطاقة وموارد الطاقة المتجددة.

بدأ الاستخدام الواسع للطاقة النووية بفضل التقدم العلمي والتكنولوجي ، ليس فقط في المجال العسكري ، ولكن أيضًا للأغراض السلمية. اليوم من المستحيل الاستغناء عنها في الصناعة والطاقة والطب.

ومع ذلك ، فإن استخدام الطاقة النووية ليس له مزايا فحسب ، بل له عيوب أيضًا. بادئ ذي بدء ، إنه خطر الإشعاع ، سواء بالنسبة للإنسان أو على البيئة.

يتطور استخدام الطاقة النووية في اتجاهين: الاستخدام في الطاقة واستخدام النظائر المشعة.

في البداية ، كان من المفترض أن تستخدم الطاقة الذرية للأغراض العسكرية فقط ، وسارت جميع التطورات في هذا الاتجاه.

استخدام الطاقة النووية في المجال العسكري

يتم استخدام عدد كبير من المواد عالية النشاط لإنتاج أسلحة نووية. يقدر الخبراء أن الرؤوس الحربية النووية تحتوي على عدة أطنان من البلوتونيوم.

يشار إلى الأسلحة النووية لأنها تسبب الدمار في مناطق شاسعة.

وفقًا لمدى الشحنة وقوتها ، تنقسم الأسلحة النووية إلى:

  • تكتيكي.
  • العملياتية التكتيكية.
  • استراتيجية.

الأسلحة النووية مقسمة إلى ذرية وهيدروجين. تعتمد الأسلحة النووية على سلسلة من التفاعلات غير المنضبطة لانشطار النوى الثقيلة والتفاعلات. وبالنسبة للتفاعل المتسلسل ، يتم استخدام اليورانيوم أو البلوتونيوم.

يمثل تخزين مثل هذه الكمية الكبيرة من المواد الخطرة تهديدًا كبيرًا للبشرية. ويمكن أن يؤدي استخدام الطاقة النووية لأغراض عسكرية إلى عواقب وخيمة.

لأول مرة ، تم استخدام الأسلحة النووية في عام 1945 لمهاجمة مدينتي هيروشيما وناغازاكي اليابانيتين. كانت عواقب هذا الهجوم كارثية. كما تعلم ، كان هذا أول وآخر استخدام للطاقة النووية في الحرب.

الوكالة الدولية للطاقة الذرية

تأسست الوكالة الدولية للطاقة الذرية عام 1957 بهدف تطوير التعاون بين الدول في مجال استخدام الطاقة الذرية للأغراض السلمية. منذ البداية ، كانت الوكالة تنفذ برنامج "الأمان النووي وحماية البيئة".

لكن الوظيفة الأكثر أهمية هي السيطرة على أنشطة الدول في المجال النووي. تتحكم المنظمة في أن تطوير واستخدام الطاقة النووية يتم فقط للأغراض السلمية.

الغرض من هذا البرنامج هو ضمان الاستخدام الآمن للطاقة النووية وحماية الإنسان والبيئة من تأثيرات الإشعاع. كما درست الوكالة عواقب الحادث الذي وقع في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية.

كما تدعم الوكالة دراسة وتطوير واستخدام الطاقة النووية للأغراض السلمية وتعمل كوسيط في تبادل الخدمات والمواد بين أعضاء الوكالة.

وبالتعاون مع الأمم المتحدة ، تحدد الوكالة الدولية للطاقة الذرية وتؤسس معايير السلامة والصحة.

الطاقة النووية

في النصف الثاني من الأربعينيات من القرن العشرين ، بدأ العلماء السوفييت في تطوير المشاريع الأولى للاستخدام السلمي للذرة. كان الاتجاه الرئيسي لهذه التطورات هو صناعة الطاقة الكهربائية.

وفي عام 1954 ، تم بناء محطة في الاتحاد السوفياتي. بعد ذلك ، بدأ تطوير برامج النمو السريع للطاقة النووية في الولايات المتحدة الأمريكية وبريطانيا العظمى وألمانيا وفرنسا. لكن معظمها لم يتم الوفاء بها. واتضح أن محطة الطاقة النووية لا تستطيع منافسة المحطات التي تعمل بالفحم والغاز وزيت الوقود.

لكن بعد اندلاع أزمة الطاقة العالمية وارتفاع أسعار النفط ، ازداد الطلب على الطاقة النووية. في السبعينيات من القرن الماضي ، اعتقد الخبراء أن قدرة جميع محطات الطاقة النووية يمكن أن تحل محل نصف محطات الطاقة.

في منتصف الثمانينيات ، تباطأ نمو الطاقة النووية مرة أخرى ، وبدأت الدول في مراجعة خطط بناء محطات طاقة نووية جديدة. تم تسهيل ذلك من خلال سياسة توفير الطاقة وانخفاض أسعار النفط ، فضلاً عن كارثة محطة تشيرنوبيل للطاقة ، والتي كان لها عواقب سلبية ليس فقط على أوكرانيا.

بعد ذلك ، أوقفت بعض الدول إنشاء وتشغيل محطات الطاقة النووية تمامًا.

الطاقة النووية للسفر إلى الفضاء

طار أكثر من ثلاثين مفاعلًا نوويًا إلى الفضاء ، واستخدموا لتوليد الطاقة.

استخدم الأمريكيون مفاعلًا نوويًا في الفضاء لأول مرة عام 1965. تم استخدام اليورانيوم 235 كوقود. عمل لمدة 43 يوما.

في الاتحاد السوفيتي ، تم إطلاق مفاعل روماشكا في معهد الطاقة الذرية. كان من المفترض أن يتم استخدامه على متن المركبات الفضائية ، ولكن بعد كل الاختبارات ، لم يتم إطلاقه في الفضاء.

تم استخدام منشأة Buk النووية التالية على ساتل استطلاع الرادار. تم إطلاق الجهاز الأول في عام 1970 من قاعدة بايكونور الفضائية.

اليوم ، تقترح Roskosmos و Rosatom تصميم مركبة فضائية ستكون مجهزة بمحرك صاروخي نووي وستكون قادرة على الوصول إلى القمر والمريخ. لكن في الوقت الحالي ، كل شيء في مرحلة الاقتراح.

تطبيق الطاقة النووية في الصناعة

يتم استخدام الطاقة النووية لزيادة حساسية التحليل الكيميائي وإنتاج الأمونيا والهيدروجين والمواد الكيميائية الأخرى المستخدمة في صناعة الأسمدة.

تساعد الطاقة النووية ، التي يتيح استخدامها في الصناعة الكيميائية الحصول على عناصر كيميائية جديدة ، على إعادة إنشاء العمليات التي تحدث في قشرة الأرض.

كما تستخدم الطاقة النووية لتحلية المياه المالحة. يسمح التطبيق في علم المعادن الحديدية باستعادة الحديد من خام الحديد. في اللون - يتم استخدامه لإنتاج الألمنيوم.

استخدام الطاقة النووية في الزراعة

استخدام الطاقة النووية في الزراعة يحل مشاكل الاختيار ويساعد في مكافحة الآفات.

تستخدم الطاقة النووية لخلق طفرات في البذور. يتم ذلك للحصول على أصناف جديدة تجلب المزيد من الغلة ومقاومة لأمراض المحاصيل. لذلك ، فإن أكثر من نصف القمح المزروع في إيطاليا لصنع المعكرونة تم تربيته باستخدام الطفرات.

تستخدم النظائر المشعة أيضًا لتحديد أفضل الطرق لاستخدام الأسمدة. على سبيل المثال ، بمساعدتهم ، تقرر أنه عند زراعة الأرز ، من الممكن تقليل استخدام الأسمدة النيتروجينية. هذا لم يوفر المال فحسب ، بل حافظ أيضًا على البيئة.

استخدام غريب بعض الشيء للطاقة النووية هو تشعيع يرقات الحشرات. يتم ذلك من أجل عرضها على البيئة بشكل غير ضار. في هذه الحالة ، فإن الحشرات التي ظهرت من اليرقات المشععة ليس لها ذرية ، ولكنها في نواحٍ أخرى طبيعية تمامًا.

الطب النووي

يستخدم الطب النظائر المشعة لإجراء تشخيص دقيق. تتمتع النظائر الطبية بنصف عمر قصير ولا تشكل خطرًا خاصًا على كل من الآخرين والمريض.

تم اكتشاف تطبيق آخر للطاقة النووية في الطب مؤخرًا. هذا هو التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني. يمكن أن يساعد في الكشف عن السرطان في مرحلة مبكرة.

استخدامات الطاقة النووية في النقل

في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي ، جرت محاولات لإنشاء دبابة تعمل بالطاقة النووية. بدأ التطوير في الولايات المتحدة ، لكن لم يتم تنفيذ المشروع أبدًا. يرجع ذلك أساسًا إلى حقيقة أنه في هذه الدبابات لم يتمكنوا من حل مشكلة حماية الطاقم.

كانت شركة فورد المعروفة تعمل على سيارة تعمل بالطاقة النووية. لكن إنتاج مثل هذه الآلة لم يتجاوز التصميم.

الشيء هو أن التثبيت النووي احتل مساحة كبيرة ، واتضح أن السيارة كانت شاملة للغاية. لم تظهر المفاعلات المدمجة أبدًا ، لذلك تم تقليص المشروع الطموح.

لعل أشهر وسائل النقل التي تعمل بالطاقة النووية هي السفن المختلفة ، العسكرية والمدنية على حد سواء:

  • سفن النقل.
  • حاملات الطائرات.
  • الغواصات.
  • طرادات.
  • الغواصات النووية.

إيجابيات وسلبيات استخدام الطاقة النووية

اليوم ، تبلغ الحصة في إنتاج الطاقة العالمي حوالي 17 بالمائة. على الرغم من استخدامات البشرية إلا أن احتياطياتها لا تنتهي.

لذلك ، يتم استخدامه كبديل ، لكن عملية الحصول عليه واستخدامه مرتبطة بمخاطر كبيرة على الحياة والبيئة.

بالطبع ، يتم تحسين المفاعلات النووية باستمرار ، ويتم اتخاذ جميع تدابير السلامة الممكنة ، لكن هذا لا يكفي في بعض الأحيان. مثال على ذلك الحوادث التي وقعت في تشيرنوبيل وفوكوشيما.

من ناحية أخرى ، لا يصدر مفاعل يعمل بشكل صحيح أي إشعاع في البيئة ، بينما تدخل كمية كبيرة من المواد الضارة إلى الغلاف الجوي من محطات الطاقة الحرارية.

الخطر الأكبر هو الوقود المستهلك ومعالجته وتخزينه. لأنه حتى الآن ، لم يتم اختراع طريقة آمنة تمامًا للتخلص من النفايات النووية.

مر القرن العشرون تحت علامة تطور نوع جديد من الطاقة الموجودة في نوى الذرات ، وأصبح قرن الفيزياء النووية. هذه الطاقة أكبر بعدة مرات من طاقة الوقود التي استخدمتها البشرية طوال تاريخها.

بحلول منتصف عام 1939 ، كان لعلماء العالم اكتشافات نظرية وتجريبية مهمة في مجال الفيزياء النووية ، مما جعل من الممكن طرح برنامج بحثي مكثف في هذا الاتجاه. اتضح أن ذرة اليورانيوم يمكن أن تنقسم إلى قسمين. هذا يطلق كمية هائلة من الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إطلاق النيوترونات أثناء عملية الانشطار ، والتي بدورها يمكن أن تنقسم ذرات اليورانيوم الأخرى وتتسبب في تفاعل نووي متسلسل. يعتبر تفاعل الانشطار النووي لليورانيوم فعالاً للغاية ويفوق بكثير التفاعلات الكيميائية الأكثر عنفًا. دعونا نقارن ذرة من اليورانيوم وجزيء من مادة متفجرة - trinitrotoluene (TNT). أثناء تحلل جزيء TNT ، يتم إطلاق 10 إلكترون فولت من الطاقة ، وأثناء تحلل نواة اليورانيوم ، 200 مليون إلكترون فولت ، أي 20 مليون مرة أكثر.

أحدثت هذه الاكتشافات ضجة كبيرة في العالم العلمي: في تاريخ البشرية لم يكن هناك حدث علمي أكثر أهمية في نتائجه من تغلغل الذرة في العالم والسيطرة على طاقتها. فهم العلماء أن الغرض الرئيسي منه هو إنتاج الكهرباء واستخدامها في مناطق سلمية أخرى. مع بدء تشغيل أول محطة للطاقة النووية الصناعية في العالم بسعة 5 ميجاوات في الاتحاد السوفياتي في عام 1954 ، بدأ عصر الطاقة النووية في أوبنينسك. كان مصدر إنتاج الكهرباء هو انشطار نوى اليورانيوم.

أظهرت تجربة تشغيل أول محطات للطاقة النووية جدوى وموثوقية تكنولوجيا الطاقة النووية لتوليد الطاقة الصناعية. بدأت الدول الصناعية المتقدمة في تصميم وبناء محطات طاقة نووية بمفاعلات من أنواع مختلفة. بحلول عام 1964 ، نمت القدرة الإجمالية لمحطات الطاقة النووية في العالم إلى 5 ملايين كيلوواط.

منذ ذلك الوقت ، بدأ التطور السريع للطاقة النووية ، والتي أصبحت ، من خلال تقديم مساهمة كبيرة بشكل متزايد في إجمالي إنتاج الكهرباء في العالم ، بديلاً واعدًا للطاقة الجديدة. بدأت طفرة في أوامر بناء محطات الطاقة النووية في الولايات المتحدة ، ولاحقًا في أوروبا الغربية واليابان والاتحاد السوفياتي. بلغ معدل نمو الطاقة النووية حوالي 30٪ سنويًا. بحلول عام 1986 ، تم تشغيل 365 وحدة طاقة بسعة إجمالية تبلغ 253 مليون كيلوواط في محطات الطاقة النووية في العالم. في ما يقرب من 20 عامًا ، زادت قدرة محطات الطاقة النووية 50 مرة. تم تنفيذ بناء محطات الطاقة النووية في 30 دولة في العالم (الشكل 1.1).

بحلول ذلك الوقت ، كانت دراسات نادي روما ، وهو مجتمع موثوق به من العلماء المشهورين عالميًا ، معروفة على نطاق واسع. تتلخص استنتاجات مؤلفي الدراسات في حتمية استنفاد قريب نسبيًا من الاحتياطيات الطبيعية لموارد الطاقة العضوية ، بما في ذلك النفط ، التي تعتبر أساسية للاقتصاد العالمي ، وارتفاع أسعارها الحاد على المدى القصير. مع وضع هذا في الاعتبار ، جاءت الطاقة النووية في الوقت المناسب. حلت الاحتياطيات المحتملة من الوقود النووي (2 8 U ، 2 5 U ، 2 2 Th) على المدى الطويل المشكلة الحيوية لإمداد الوقود في ظل سيناريوهات مختلفة لتطوير الطاقة النووية.

كانت الظروف لتطوير الطاقة النووية مواتية للغاية ، كما أن الأداء الاقتصادي لمحطات الطاقة النووية ألهم التفاؤل ، ويمكن لمحطات الطاقة النووية بالفعل التنافس بنجاح مع محطات الطاقة الحرارية.

جعلت الطاقة النووية من الممكن تقليل استهلاك الوقود الأحفوري وتقليل انبعاثات الملوثات في البيئة بشكل كبير من TPPs.

استند تطوير الطاقة النووية إلى قطاع الطاقة الراسخ في المجمع الصناعي العسكري - مفاعلات ومفاعلات صناعية متطورة إلى حد ما للغواصات التي تستخدم دورة الوقود النووي (NFC) التي تم إنشاؤها بالفعل لهذه الأغراض ، والمعرفة المكتسبة والخبرة الكبيرة. تتلاءم الطاقة النووية ، التي حظيت بدعم ضخم من الدولة ، بنجاح مع نظام الطاقة الحالي ، مع مراعاة القواعد والمتطلبات الملازمة لهذا النظام.

تفاقمت مشكلة أمن الطاقة في السبعينيات من القرن العشرين. فيما يتعلق بأزمة الطاقة الناجمة عن الارتفاع الحاد في أسعار النفط ، فإن اعتماد إمداداته على الوضع السياسي أجبر العديد من البلدان على إعادة النظر في برامج الطاقة الخاصة بهم. إن تطوير الطاقة النووية ، من خلال تقليل استهلاك الوقود الأحفوري ، يقلل من الاعتماد على الطاقة في البلدان التي ليس لديها أو لديها وقود وطاقة خاصة بها بشكل محدود.

عرة من استيرادها ويعزز أمن الطاقة في هذه البلدان.

في عملية التطور السريع للطاقة النووية ، من بين النوعين الرئيسيين من مفاعلات الطاقة النووية - النيوترونات الحرارية والسريعة - الأكثر استخدامًا في العالم مفاعلات النيوترونات الحرارية.

أصبحت أنواع وتصميمات المفاعلات ذات الوسيطات والمبردات المختلفة التي طورتها البلدان المختلفة أساس الطاقة النووية الوطنية. لذلك ، في الولايات المتحدة الأمريكية ، أصبحت مفاعلات الماء المضغوط ومفاعلات الماء المغلي هي المفاعلات الرئيسية ، في كندا - مفاعلات الماء الثقيل على اليورانيوم الطبيعي ، في الاتحاد السوفياتي السابق - مفاعلات الماء المضغوط (VVER) ومفاعلات الماء المغلي لليورانيوم الجرافيت (RBMK) ، نمت قوة وحدة المفاعلات. وهكذا ، تم تركيب مفاعل RBMK-1000 بطاقة كهربائية تبلغ 1000 ميجاوات في محطة Leningrad NPP في عام 1973. وصلت قدرة محطات الطاقة النووية الكبيرة ، على سبيل المثال ، Zaporizhzhya NPP (أوكرانيا) ، إلى 6000 ميجاوات.

بالنظر إلى أن وحدات NPP تعمل بقوة ثابتة تقريبًا ، تغطي

NPP "Three Mile Island" (الولايات المتحدة الأمريكية)

الجزء الأساسي من جدول التحميل اليومي لأنظمة الطاقة المترابطة ، بالتوازي مع محطات الطاقة النووية في العالم ، تم بناء محطات طاقة تخزين قابلة للمناورة عالية الضخ لتغطية الجزء المتغير من الجدول الزمني وسد الفجوة الليلية في جدول التحميل.


ارتفاع معدلات تطوير الطاقة النووية لا يتوافق مع مستوى سلامتها. بناءً على تجربة تشغيل منشآت الطاقة النووية ، والفهم العلمي والتقني المتزايد للعمليات والعواقب المحتملة ، أصبح من الضروري مراجعة المتطلبات الفنية ، مما أدى إلى زيادة الاستثمارات الرأسمالية وتكاليف التشغيل.

لقد تم توجيه ضربة خطيرة لتطوير الطاقة النووية من خلال حادث خطير في محطة الطاقة النووية ثري مايل آيلاند في الولايات المتحدة في عام 1979 ، وكذلك في عدد من المرافق الأخرى ، مما أدى إلى مراجعة جذرية لمتطلبات السلامة ، تسبب تشديد المعايير الحالية ومراجعة برامج تطوير محطات الطاقة النووية في جميع أنحاء العالم في أضرار معنوية ومادية هائلة لصناعة الطاقة النووية. في الولايات المتحدة ، التي كانت رائدة في مجال الطاقة النووية ، توقفت أوامر بناء محطات الطاقة النووية في عام 1979 ، كما انخفض بناؤها في بلدان أخرى.

كان الحادث الأكثر خطورة في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية في أوكرانيا في عام 1986 ، مؤهلًا وفقًا للمقياس الدولي للحوادث النووية كحادث من أعلى مستوى سبعة وتسبب في كارثة بيئية على مساحة شاسعة ، وفقدان الأرواح ، وإعادة توطين المئات من السكان. آلاف الأشخاص قوضوا ثقة المجتمع الدولي في الطاقة النووية.

مأساة تشيرنوبيل تحذير. وليس فقط في مجال الطاقة النووية ، قال الأكاديمي ف. ليجاسوف ، عضو اللجنة الحكومية ، النائب الأول للأكاديمي أ. ألكساندروف ، الذي ترأس معهد الطاقة الذرية الذي سمي على اسم I.V. كورتشاتوف.

في العديد من البلدان ، تم تعليق برامج تطوير الطاقة النووية ، وفي عدد من البلدان ، تم التخلي تمامًا عن خطط تطويرها التي تم تحديدها سابقًا.

على الرغم من ذلك ، بحلول عام 2000 ، أنتجت محطات الطاقة النووية العاملة في 37 دولة في العالم 16٪ من إنتاج الكهرباء في العالم.

إن الجهود غير المسبوقة المبذولة لضمان سلامة تشغيل محطات الطاقة النووية جعلت ذلك ممكنًا في بداية القرن الحادي والعشرين. استعادة ثقة الجمهور في الطاقة النووية. يأتي وقت "نهضة" في تطوره.

بالإضافة إلى الكفاءة الاقتصادية العالية والقدرة التنافسية ، وتوافر موارد الوقود ، والموثوقية ، والأمان ، فإن أحد العوامل المهمة هو أن الطاقة النووية هي واحدة من أكثر مصادر الكهرباء صديقة للبيئة ، على الرغم من استمرار مشكلة التخلص من الوقود المستهلك.

أصبحت الحاجة إلى استنساخ (تكاثر) الوقود النووي واضحة ، أي بناء مفاعلات نيوترونية سريعة (مولدات) ، وإدخال معالجة الوقود الذي تم الحصول عليه. كان لتطوير هذا الاتجاه حوافز وآفاق اقتصادية جادة ، وتم تنفيذه في العديد من البلدان.

في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، بدأ العمل التجريبي الأول على الاستخدام الصناعي لمفاعلات النيوترونات السريعة في

في عام 1949 ، ومنذ منتصف الخمسينيات من القرن الماضي ، بدأ تشغيل سلسلة من المفاعلات التجريبية BR-1 ، BR-5 ، BOR-60 (1969) ، في عام 1973 بمحطة طاقة نووية مزدوجة الغرض مع مفاعل بقوة 350 ميغاواط. لإنتاج الكهرباء وتحلية مياه البحر ، في عام 1980 تم إطلاق المفاعل الصناعي BN-600 بقدرة 600 ميجاوات.

تم تنفيذ برنامج تطوير واسع النطاق في هذا المجال في الولايات المتحدة. في 1966-1972 تم بناء المفاعل التجريبي "Enrico Fermil" ، وفي عام 1980 تم تشغيل أكبر مفاعل أبحاث FFTF في العالم بسعة 400 ميجاوات. في ألمانيا ، بدأ تشغيل المفاعل الأول في عام 1974 ، ولم يتم تشغيل مفاعل SNR-2 عالي الطاقة الذي تم بناؤه مطلقًا. في فرنسا ، في عام 1973 ، تم إطلاق مفاعل فينيكس بقدرة 250 ميغاواط ، وفي عام 1986 ، تم إطلاق Superphenix بقدرة 1242 ميغاواط. في عام 1977 ، قامت اليابان بتكليف مفاعل جويو التجريبي ، وفي عام 1994 مفاعل مونجو بقوة 280 ميجاوات.

في ظل ظروف الأزمة البيئية ، التي دخل معها المجتمع العالمي القرن الحادي والعشرين ، يمكن للطاقة النووية أن تساهم بشكل كبير في ضمان إمداد موثوق للطاقة ، وتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري والملوثات في البيئة.

تلبي صناعة الطاقة النووية على أفضل وجه مبادئ التنمية المستدامة المقبولة في العالم ، ومن أهم متطلباتها توافر الوقود وموارد الطاقة الكافية مع استهلاكها المستقر على المدى الطويل.

وفقًا للتوقعات المستندة إلى الحسابات ونمذجة تطور المجتمع والاقتصاد العالمي في القرن الحادي والعشرين ، سيستمر الدور المهيمن لصناعة الطاقة الكهربائية. بحلول عام 2030 ، وفقًا لتوقعات وكالة الطاقة الدولية (IEA) ، سيتضاعف إنتاج الكهرباء في العالم أكثر من الضعف ويتجاوز 30 تريليون. كيلوواط ساعة ، ووفقًا لتوقعات الوكالة الدولية للطاقة الذرية ، في سياق "نهضة" الطاقة النووية ، سترتفع حصتها إلى 25٪ من إنتاج الكهرباء في العالم ، وعلى مدى الخمسة عشر عامًا القادمة ، المزيد سيتم بناء أكثر من 100 مفاعل جديد في العالم ، وستزيد محطة الطاقة النووية من 370 مليون كيلوواط في عام 2006 إلى 679 مليون كيلوواط في عام 2030.

في الوقت الحالي ، تعمل البلدان التي لديها حصة عالية من الحجم الإجمالي للكهرباء المولدة ، بما في ذلك الولايات المتحدة واليابان وكوريا الجنوبية وفنلندا ، على تطوير الطاقة النووية بنشاط. نجحت فرنسا ، في إعادة توجيه صناعة الطاقة الكهربائية في البلاد نحو الطاقة النووية والاستمرار في تطويرها ، في حل مشكلة الطاقة لعقود عديدة. تصل حصة محطات الطاقة النووية في توليد الكهرباء في هذا البلد إلى 80٪. تقوم البلدان النامية التي لديها حصة صغيرة من توليد الطاقة النووية ببناء محطات طاقة نووية بسرعة. وهكذا ، أعلنت الهند عزمها بناء محطة طاقة نووية بقدرة 40 مليون كيلوواط على المدى الطويل ، والصين - أكثر من 100 مليون كيلوواط.

من بين 29 وحدة من وحدات الطاقة النووية قيد الإنشاء في عام 2006 ، كانت هناك 15 وحدة في آسيا. تخطط تركيا ومصر والأردن وتشيلي وتايلاند وفيتنام وأذربيجان وبولندا وجورجيا وبيلاروسيا ودول أخرى لتشغيل محطات الطاقة النووية لأول مرة.

تخطط روسيا لمزيد من التطوير للطاقة النووية ، والتي تنص على بناء محطات طاقة نووية بسعة 40 مليون كيلوواط بحلول عام 2030. في أوكرانيا ، وفقًا لاستراتيجية الطاقة لأوكرانيا للفترة حتى عام 2030 ، من المخطط زيادة توليد محطات الطاقة النووية إلى 219 مليار كيلووات ساعة ، مع الحفاظ عليها عند مستوى 50 ٪ من إجمالي الإنتاج ، و زيادة قدرة محطات الطاقة النووية بما يقرب من ضعفين ، بحيث تصل إلى 29.5 مليون كيلوواط ، مع عامل الاستفادة من السعة المركبة (ICUF) بنسبة 85٪ ، بما في ذلك من خلال تشغيل وحدات جديدة بسعة 1-1.5 مليون كيلوواط و تمديد العمر التشغيلي لوحدات الطاقة النووية الحالية (في عام 2006 في أوكرانيا ، كانت قدرة محطات الطاقة النووية 13.8 مليون كيلوواط مع توليد 90.2 مليار كيلوواط ساعة من الكهرباء ، أو حوالي 48.7٪ من إجمالي التوليد).

إن العمل الجاري في العديد من البلدان على زيادة تحسين المفاعلات النيوترونية الحرارية والسريعة سيجعل من الممكن زيادة تحسين موثوقيتها وكفاءتها الاقتصادية وسلامتها البيئية. في الوقت نفسه ، يتسم التعاون الدولي بأهمية كبيرة. وبالتالي ، في التنفيذ المستقبلي للمشروع الدولي GT MSR (مفاعل مبرد بالطاقة الشمسية للتوربينات الغازية) ، والذي يتميز بمستوى عالٍ من الأمان والقدرة التنافسية ، وتقليل النفايات المشعة ، قد تزيد الكفاءة. تصل إلى 50٪.

الاستخدام الواسع النطاق في المستقبل لهيكل مكون من عنصرين للطاقة النووية ، بما في ذلك محطات الطاقة النووية ذات المفاعلات النيوترونية الحرارية ومفاعلات النيوترونات السريعة التي تعيد إنتاج الوقود النووي ، سيزيد من كفاءة استخدام اليورانيوم الطبيعي ويقلل من مستوى تراكم النفايات المشعة .

وتجدر الإشارة إلى الدور الأهم في تطوير الطاقة النووية لدورة الوقود النووي (NFC) ، والتي تعد في الواقع عاملاً أساسياً لها. هذا بسبب الظروف التالية:

  • يجب تزويد دورة الوقود النووي بجميع الحلول الهيكلية والتكنولوجية والتصميمية اللازمة للتشغيل الآمن والفعال ؛
  • NFC هو شرط للقبول الاجتماعي والكفاءة الاقتصادية للطاقة النووية واستخدامها على نطاق واسع ؛
  • سيؤدي تطوير دورة الوقود النووي إلى الحاجة إلى الجمع بين مهام ضمان المستوى المطلوب من الأمان لمحطات الطاقة النووية التي تولد الكهرباء وتقليل المخاطر المرتبطة بإنتاج الوقود النووي ، بما في ذلك تعدين اليورانيوم والنقل ومعالجة الوقود النووي المستهلك (SNF) والتخلص من النفايات المشعة (نظام موحد لمتطلبات الأمان) ؛
  • تؤدي الزيادة الحادة في إنتاج واستخدام اليورانيوم (المرحلة الأولية من NFC) إلى زيادة مخاطر دخول النويدات المشعة الطبيعية طويلة العمر إلى البيئة ، الأمر الذي يتطلب زيادة كفاءة الوقود ، وتقليل كمية النفايات وإغلاق دورة الوقود.

تعتمد الكفاءة الاقتصادية لعملية محطة الطاقة النووية بشكل مباشر على دورة الوقود ، بما في ذلك تقليل الوقت اللازم لإعادة التزود بالوقود ، وزيادة أداء مجموعات الوقود (FA). لذلك ، فإن مواصلة تطوير وتحسين دورة الوقود النووي مع ارتفاع معامل استخدام الوقود النووي وإنشاء دورة وقود مغلقة منخفضة النفايات أمران لهما أهمية كبيرة.

تنص إستراتيجية الطاقة في أوكرانيا على تطوير دورة الوقود الوطنية. وبالتالي ، من المفترض أن يزيد إنتاج اليورانيوم من 0.8 ألف طن إلى 6.4 ألف طن في عام 2030 ، كما سيتم تطوير الإنتاج المحلي من الزركونيوم وسبائك الزركونيوم ومكونات تجميعات الوقود ، وفي المستقبل ، إنشاء دورة وقود مغلقة ، وكذلك كمشاركة في التعاون الدولي لإنتاج الوقود النووي. تتوخى مشاركة أوكرانيا من الشركات في إنشاء القدرات لتصنيع مجمعات الوقود لمفاعلات VVER وفي إنشاء المركز الدولي لتخصيب اليورانيوم في روسيا ، ودخول أوكرانيا إلى بنك الوقود النووي الدولي الذي اقترحته الولايات المتحدة.

يتسم توافر الوقود للطاقة النووية بأهمية قصوى لآفاق تطويرها. يبلغ الطلب الحالي على اليورانيوم الطبيعي في العالم حوالي 60 ألف طن بإجمالي احتياطي يقارب 16 مليون طن.

في القرن ال 21 سيزداد بشكل حاد دور الطاقة النووية في ضمان زيادة إنتاج الكهرباء في العالم باستخدام تقنيات أكثر تقدمًا. لا يوجد منافس جاد للطاقة النووية على المدى الطويل. لتنفيذ تطويرها على نطاق واسع ، يجب ، كما ذكرنا سابقًا ، أن تتمتع بالخصائص التالية: الكفاءة العالية ، وتوافر الموارد ، وفائض الطاقة ، والسلامة ، ومقبولية التأثير البيئي. يمكن تلبية المتطلبات الثلاثة الأولى باستخدام هيكل طاقة نووية مكون من عنصرين يتكون من مفاعلات حرارية وسريعة. مع مثل هذا الهيكل ، من الممكن زيادة كفاءة استخدام اليورانيوم الطبيعي بشكل كبير ، وتقليل إنتاجه ، والحد من مستوى غاز الرادون الذي يدخل المحيط الحيوي. إن طرق تحقيق المستوى المطلوب من الأمان وتقليل التكاليف الرأسمالية لكلا النوعين من المفاعلات معروفة بالفعل ، وهناك حاجة إلى الوقت والمال لتنفيذها. بحلول الوقت الذي يدرك فيه المجتمع الحاجة إلى مزيد من تطوير الطاقة النووية ، سيتم بالفعل إعداد تقنية الهيكل المكون من عنصرين ، على الرغم من أنه لا يزال هناك الكثير الذي يتعين القيام به فيما يتعلق بتحسين محطات الطاقة النووية وهيكل الصناعة ، بما في ذلك الوقود شركات الدراجات.

يتم تحديد مستوى التأثير البيئي بشكل أساسي من خلال كمية النويدات المشعة في دورة الوقود (اليورانيوم والبلوتونيوم) وفي التخزين (Np و Am و Cm ومنتجات الانشطار).

يمكن تقليل مخاطر التعرض للنظائر قصيرة العمر ، مثل 1 1 I و 9 0 Sr ، l 7 Cs ، إلى مستوى مقبول من خلال تحسين أمان محطات الطاقة النووية ، ومرافق التخزين ، ومؤسسات دورة الوقود. يمكن إثبات قبول مثل هذا الخطر في الممارسة العملية. لكن من الصعب إثبات ومن المستحيل إثبات مصداقية دفن الأكتينيدات طويلة العمر ونواتج الانشطار على مدى ملايين السنين.

مما لا شك فيه أنه لا يمكن رفض البحث عن طرق للتخلص الموثوق من النفايات المشعة ، ولكن من الضروري تطوير إمكانية استخدام الأكتينيدات لإنتاج الطاقة ، أي إغلاق دورة الوقود ليس فقط لليورانيوم والبلوتونيوم ، ولكن أيضًا للأكتينيدات (Np ، Am ، Cm ، إلخ). سيؤدي تحويل نواتج الانشطار طويلة العمر الخطرة في نظام المفاعلات النيوترونية الحرارية إلى تعقيد بنية هندسة الطاقة النووية بسبب العمليات التكنولوجية الإضافية لتصنيع ومعالجة الوقود النووي أو زيادة عدد أنواع محطات الطاقة النووية. سيؤدي إدخال Np و Am و Cm وغيرها من الأكتينيدات ومنتجات الانشطار إلى وقود المفاعلات إلى تعقيد تصميمها ، وسيتطلب تطوير أنواع جديدة من الوقود النووي ، وسيكون له تأثير سلبي على السلامة.

في هذا الصدد ، يتم النظر في إمكانية إنشاء هيكل ثلاثي المكونات لهندسة الطاقة النووية ، يتكون من مفاعلات حرارية وسريعة ومفاعلات لحرق Np و Am و Cm والأكتينيدات الأخرى وتحويل بعض نواتج الانشطار.

ومن اهم المشاكل معالجة النفايات المشعة والتخلص منها والتي يمكن تحويلها الى وقود نووي.

في النصف الأول من القرن الحادي والعشرين ، سيتعين على البشرية تحقيق اختراق علمي وتقني على طريق تطوير أنواع جديدة من الطاقة ، بما في ذلك الطاقة النووية الإلكترونية باستخدام مسرعات الجسيمات المشحونة ، وعلى المدى الطويل ، الطاقة النووية الحرارية ، والتي يتطلب تعاونا دوليا.


تعد Tianwan NPP الأكبر من حيث سعة وحدة وحدات الطاقة بين جميع NPPs قيد الإنشاء حاليًا في الصين. تنص خطتها الرئيسية على إمكانية بناء أربع وحدات طاقة بسعة 1000 ميجاوات لكل منها. تقع المحطة بين بكين وشنغهاي على ساحل البحر الأصفر. بدأت أعمال البناء في الموقع في عام 1998. تم إطلاق أول وحدة طاقة لمحطة الطاقة النووية مع مفاعل طاقة مبرد بالماء VVER-1000/428 وتوربين K-1000-60 / 3000 ، تم إطلاقها في مايو 2006 ، وتم تشغيلها في 2 يونيو 2007 ، وتم تشغيل الوحدة الثانية من تم تكليف نفس النوع في 12 سبتمبر 2007. في الوقت الحاضر ، تعمل كلتا وحدتي الطاقة في محطة الطاقة النووية بثبات وبطاقة 100٪ وتزودان مقاطعة جيانغسو الصينية بالكهرباء. من المخطط بناء وحدتي الطاقة الثالثة والرابعة في Tianwan NPP.