Sõnum aatomienergia teemal. Tuumareaktsiooni energia kasutamine. Tuumaenergia kosmosereiside jaoks

Tuumaenergia on üks energiatööstuse harudest. Elektrienergia tootmine põhineb raskete radioaktiivsete metallide tuumade lõhustumisel eralduval soojusel. Kütusena kasutatakse enim plutoonium-239 ja uraan-235 isotoope, mis lagunevad spetsiaalsetes tuumareaktorites.

2014. aasta statistika kohaselt toodab tuumaenergia umbes 11% kogu maailma elektrienergiast. Tuumaenergia tootmisel on esikolmik riiki USA, Prantsusmaa ja Venemaa.

Seda tüüpi energiatootmist kasutatakse juhtudel, kui riigi oma loodusressursid ei võimalda energiatootmist vajalikes mahtudes. Kuid selle energiasektori ümber käib endiselt arutelu. Tootmise majandusliku efektiivsuse ja ohutuse seavad kahtluse alla ohtlikud jäätmed ning uraani ja plutooniumi võimalik lekkimine tuumarelvade tootmisvaldkonda.

Tuumaenergia arendamine

Tuumaenergiat toodeti esmakordselt 1951. aastal. USA-s Idaho osariigis on teadlased ehitanud stabiilselt töötava reaktori, mille võimsus on 100 kilovatti. Sõjajärgse laastamise ja elektritarbimise kiire kasvu ajal on tuumaenergia muutunud eriti aktuaalseks. Seetõttu hakkas kolm aastat hiljem, 1954. aastal, Obninski linnas tööle jõuplokk ning poolteist kuud pärast käivitamist hakkas selle toodetud energia voolama Mosenergo võrku.

Pärast seda omandas tuumaelektrijaamade ehitamine ja käivitamine kiire hoo:

• 1956 - Ühendkuningriigis käivitati tuumaelektrijaam Calder Hall-1 võimsusega 50 MW;
• 1957 - Shippingporti tuumaelektrijaama käivitamine USA-s (60 megavatti);
• 1959 – Prantsusmaal Avignoni lähedal avati Marcoule’i jaam võimsusega 37 MW.

Tuumaenergeetika arengu algust NSV Liidus tähistas 100 MW võimsusega Siberi tuumaelektrijaama ehitamine ja käivitamine. Tuumatööstuse toonane arengutempo kasvas: 1964. aastal käivitati Belojarski ja Novovoroneži tuumaelektrijaama esimesed plokid võimsusega vastavalt 100 ja 240 MW. Ajavahemikul 1956–1964 ehitas NSVL üle maailma 25 tuumarajatist.

Seejärel käivitati 1973. aastal Leningradi TEJ esimene suure võimsusega blokk võimsusega 1000 MW. Aasta varem alustas tööd Kasahstanis Ševtšeko linnas (praegu Aktau) asuv tuumaelektrijaam. Selle toodetud energiat kasutati Kaspia mere vete magestamiseks.

1970. aastate alguses põhjendati tuumaenergia kiiret arengut mitmel põhjusel:

• kasutamata hüdroenergiaressursside puudumine;
• elektritarbimise ja energiakandjate maksumuse kasv;
• kaubandusembargo energiatarnetele araabia riikidest;
• tuumaelektrijaamade ehitamise kulude eeldatav vähenemine.

1980. aastatel muutus olukord aga vastupidiseks: elektrinõudlus stabiliseerus, nagu ka fossiilkütuste hind. Ja tuumaelektrijaama ehituskulud, vastupidi, on kasvanud. Need tegurid on tekitanud tõsiseid takistusi selle tööstussektori arengule.

Tõsiseid probleeme tuumaenergiatööstuse arengus tekitas 1986. aastal Tšernobõli tuumaelektrijaamas toimunud õnnetus. Laiaulatuslik inimtegevusest tingitud katastroof pani kogu maailma mõtlema rahumeelse aatomi ohutusele. Samal ajal on kogu tuumaenergiatööstuses alanud stagnatsiooniperiood.

21. sajandi algus tähistas Venemaa tuumaenergiatööstuse elavnemist. Aastatel 2001–2004 võeti kasutusele kolm uut jõuallikat.

2004. aasta märtsis moodustati vastavalt presidendi dekreedile Föderaalne Aatomienergiaagentuur. Ja kolm aastat hiljem asendati ta riikliku korporatsiooniga "Rosatom"

Praegusel kujul on Venemaa tuumaenergiatööstus võimas enam kui 350 ettevõttest koosnev kompleks, mille töötajate arv läheneb 230 000-le. Korporatsioon on tuumakütusevarude ja tuumaenergia tootmise mahu poolest maailmas teisel kohal. Tööstus areneb aktiivselt, hetkel on käimas 9 tuumaelektrijaama ehitus vastavalt kaasaegsetele ohutusstandarditele.

Tuumaenergia tööstused

Kaasaegse Venemaa tuumaenergiatööstus on keeruline kompleks, mis koosneb mitmest tööstusharust:

• uraani – tuumareaktorite peamise kütuse – kaevandamine ja rikastamine;
• ettevõtete kompleks uraani ja plutooniumi isotoopide tootmiseks;
• tuumaelektrijaamad ise, täites tuumaelektrijaamade projekteerimise, ehitamise ja käitamise ülesandeid;
• tuumaelektrijaamade tootmine.

Kaudselt on tuumaenergeetikaga seotud uurimisinstituudid, kus tegeletakse elektrienergia tootmise tehnoloogiate väljatöötamisega ja täiustamisega. Samal ajal tegelevad sellised institutsioonid tuumarelvade, julgeoleku ja laevaehituse probleemidega.

Tuumaenergia Venemaal

Venemaal on täistsükliga tuumatehnoloogiad – alates uraanimaagi kaevandamisest kuni elektri tootmiseni tuumaelektrijaamades. Tuumaelektrikompleksi kuulub 10 töötavat elektrijaama 35 töötava jõuplokiga. Aktiivselt käib ka 6 tuumaelektrijaama ehitus ning veel 8 ehitamise plaanid on väljatöötamisel.

Suurem osa Venemaa tuumaelektrijaamades toodetud energiast kasutatakse otse elanikkonna vajaduste rahuldamiseks. Mõned jaamad, näiteks Belojarskaja ja Leningradskaja, pakuvad aga lähedalasuvaid asulaid kuuma veega. Rosatom arendab aktiivselt tuumaküttejaama, mis võimaldab soodsalt kütta riigi koordineeritud piirkondi.

Tuumaenergia maailma riikides

Esikohal aatomienergia tootmises on USA 104 tuumareaktoriga, mille võimsus on 798 miljardit kilovatt-tundi aastas. Teisel kohal on Prantsusmaa, kus asub 58 reaktorit. Selle taga on Venemaa 35 jõuallikaga. Esiviisiku moodustavad Lõuna-Korea ja Hiina. Igas riigis on 23 reaktorit, ainult Hiina jääb Koreale alla toodetud tuumaelektri osas - 123 miljardit kWh aastas versus 149 miljardit kWh aastas.

Tuumaenergiat hakati meie riigis kasutama selle muundamiseks elektrienergiaks 1954. aastal. Obninskis pandi tööle esimene 5000 kW võimsusega tuumaelektrijaam (TEJ). Tuumareaktoris vabanenud energiat kasutati vee auruks muutmiseks, mis seejärel muutis generaatoriga ühendatud turbiini. Tuumaenergia arendamine. Samal põhimõttel töötavad kasutusse võetud Novovoroneži, Leningradi, Kurski, Koola ja teised tuumajaamad. Nende jaamade reaktorite võimsus on 500-1000 MW. Tuumaelektrijaamu ehitatakse peamiselt riigi Euroopa ossa. Selle põhjuseks on tuumaelektrijaamade eelised võrreldes fossiilkütustel töötavate soojuselektrijaamadega. Tuumareaktorid ei tarbi nappi orgaanilist kütust ega koorma raudteetransporti kivisöega. Tuumaelektrijaamad ei tarbi õhuhapnikku ega reosta keskkonda tuha ja põlemisproduktidega. Tuumaelektrijaamade paiknemine tiheasustusaladel on aga täis potentsiaalset ohtu. Termilistes (st aeglastes) neutronreaktorites kasutatakse uraani vaid 1-2%. Uraani täielik ärakasutamine saavutatakse kiirneutronreaktorites, mis võimaldavad ka uue tuumakütuse taastootmist plutooniumi kujul. 1980. aastal käivitati Belojarski tuumaelektrijaamas maailma esimene 600 MW võimsusega kiirneutronreaktor. Tuumaenergial, nagu ka paljudel teistel tööstusharudel, on kahjulik või ohtlik keskkonnamõju. Suurim võimalik oht on radioaktiivne saaste. Keerulised probleemid tekivad radioaktiivsete jäätmete kõrvaldamisega ja oma aja ära teeninud tuumajaamade demonteerimisega. Nende kasutusiga on umbes 20 aastat, pärast mida on jaamade taastamine võimatu konstruktsioonide materjalide pikaajalise kiirgusega kokkupuute tõttu. Tuumaelektrijaam on projekteeritud jaama personali ja elanikkonna maksimaalset ohutust eeldades. Tuumajaamade töötamise kogemus üle maailma näitab, et biosfäär on normaalses töös tuumajaamade kiirgusmõjude eest usaldusväärselt kaitstud. Tšernobõli tuumaelektrijaama neljanda reaktori plahvatus näitas aga, et inimlike vigade ja reaktorite projekteerimisel tehtud valearvestuste tõttu on reaktori südamiku hävimise oht endiselt reaalsus, mistõttu võetakse selle vähendamiseks kasutusele ranged meetmed. risk. Tuumareaktorid paigaldatakse tuumaallveelaevadele ja jäälõhkujatele. Tuumarelv. Aatomipommis viiakse läbi suure neutronite võimendusteguriga kontrollimatu ahelreaktsioon. Et toimuks peaaegu hetkeline energia vabanemine (plahvatus), peab reaktsioon toimuma kiiretel neutronitel (ilma 235 moderaatorit kasutamata). Plahvatusohtlik aine on puhas uraan g2U või 239 plutoonium 94Pu. Plahvatuse toimumiseks peavad lõhustuva materjali mõõtmed ületama kriitilisi mõõtmeid. See saavutatakse kas kahe alakriitiliste mõõtmetega lõhustuva materjali tüki kiire ühendamisega või ühe tüki järsu kokkupressimisega sellisele suurusele, mille juures neutronite leke läbi pinna väheneb nii palju, et tüki mõõtmed osutuvad ülikriitilisteks. Mõlemad teostatakse tavapäraste lõhkeainetega. Kui pomm plahvatab, ulatub temperatuur kümnete miljonite kelviniteni. Sellel temperatuuril tõuseb rõhk järsult ja tekib võimas lööklaine. Samal ajal tekib võimas kiirgus. Pommiplahvatuse ahelreaktsiooni saadused on väga radioaktiivsed ja elusorganismidele ohtlikud. Ameerika Ühendriigid kasutasid aatomipomme Teise maailmasõja lõpus Jaapani vastu. 1945. aastal visati aatomipommid Jaapani linnadele Hiroshimale ja Nagasakile. Termotuuma- (vesinik)pommis kasutatakse termotuumapommi sisse paigutatud aatomipommi plahvatust termotuumapommi sisseviimiseks. Mittetriviaalseks lahenduseks osutus see, et aatomipommi plahvatust ei kasutata mitte temperatuuri tõstmiseks, vaid termotuumakütuse tugevaimaks kokkusurumiseks aatomipommi plahvatamisel tekkiva kiirguse toimel. Meie riigis esitas peamised ideed termotuumaplahvatuse loomiseks AD Sahharov. Tuumarelvade loomisega muutus võit sõjas võimatuks. Tuumasõda on võimeline viima inimkonna hävingusse, seetõttu võitlevad kogu maailma rahvad visalt tuumarelvade keelustamise eest.

Need. nendes tööstusriikides, kus pole piisavalt looduslikke energiaressursse. Need riigid toodavad veerand ja pool oma elektrienergiast tuumaelektrijaamades. USA toodab tuumaelektrijaamades vaid kaheksandiku oma elektrist, kuid see on umbes viiendik maailma elektrist.

Tuumaenergia on jätkuvalt tuliste arutelude teema. Tuumaenergia pooldajate ja vastaste hinnangud selle ohutusele, töökindlusele ja majanduslikule efektiivsusele erinevad järsult. Lisaks on levinud mure, et tuumakütus võib lekkida elektritootmisest ja seda kasutatakse tuumarelvade tootmiseks.

Tuumakütuse tsükkel.

Tuumaenergia on keeruline tööstusharu, mis hõlmab paljusid tööstuslikke protsesse, mis koos moodustavad kütusetsükli. Kütusetsükleid on erinevat tüüpi, olenevalt reaktori tüübist ja sellest, kuidas tsükli viimane etapp kulgeb.

Tavaliselt koosneb kütusetsükkel järgmistest protsessidest. Kaevandused toodavad uraanimaaki. Maak purustatakse uraandioksiidi eraldamiseks ja radioaktiivsed jäätmed visatakse maha. Saadud uraanoksiid (kollane kook) muundatakse uraanheksafluoriidiks, gaasiliseks ühendiks. Uraan-235 kontsentratsiooni suurendamiseks rikastatakse isotoopide eraldamise tehastes uraanheksafluoriidi. Seejärel muundatakse rikastatud uraan tagasi tahkeks uraandioksiidiks, millest valmistatakse kütusegraanulid. Kütuseelemendid (kütuseelemendid) on kokku pandud graanulitest, mis ühendatakse tuumaelektrijaama tuumareaktori südamikusse viimiseks sõlmedeks. Reaktorist ammutatud kasutatud tuumkütus on kõrge kiirgustasemega ja pärast elektrijaama territooriumil jahutamist suunatakse spetsiaalsesse hoidlasse. See näeb ette ka jaama käitamise ja hoolduse käigus kogunenud madala kiirgustasemega jäätmete kõrvaldamise. Kasutusaja lõpus tuleb reaktor ise dekomisjoneerida (koos saastest puhastamise ja reaktoriplokkide kõrvaldamisega). Kütusetsükli iga etapp on reguleeritud nii, et oleks tagatud inimeste ohutus ja keskkonnakaitse.

Tuumareaktorid.

Tööstuslikud tuumareaktorid töötati algselt välja ainult tuumarelvadega riikides. USA, NSVL, Suurbritannia ja Prantsusmaa uurisid aktiivselt erinevaid tuumareaktorite variante. Kuid hiljem hakkasid tuumaenergiatööstuses domineerima kolm peamist tüüpi reaktoreid, mis erinesid peamiselt kütuse, südamiku soovitud temperatuuri hoidmiseks kasutatava jahutusvedeliku ja lagunemisprotsessi käigus vabanevate neutronite kiiruse vähendamiseks kasutatava ja säilitamiseks vajaliku moderaatori poolest. ahelreaktsioon.

Nende hulgas on esimene (ja kõige levinum) tüüp rikastatud uraani reaktor, milles nii jahutusvedelik kui ka moderaator on tavaline ehk "kerge" vesi (kergeveereaktor). Kergveereaktoreid on kahte peamist tüüpi: reaktor, milles turbiine käivitav aur genereeritakse otse südamikus (keevaveereaktor), ja reaktor, milles auru genereeritakse välises ehk teises vooluringis, mis on ühendatud primaarring soojusvahetite ja aurugeneraatoritega (vesi-vesi jõureaktor - VVER). Kergveereaktori väljatöötamine algas juba USA sõjaväe programmides. Nii arendasid ettevõtted General Electric ja Westinghouse 1950. aastatel USA mereväe allveelaevade ja lennukikandjate jaoks välja kergveereaktorid. Need ettevõtted osalesid ka sõjaliste programmide elluviimises tuumakütuse regenereerimise ja rikastamise tehnoloogiate arendamiseks. Samal kümnendil töötati Nõukogude Liidus välja grafiidiga modereeritud keeva vee reaktor.

Teine praktilise rakenduse leidnud reaktoritüüp on gaasjahutusega reaktor (grafiitmoderaatoriga). Selle loomine oli tihedalt seotud ka varajaste tuumarelvade arendusprogrammidega. 1940. aastate lõpus ja 1950. aastate alguses keskendusid Suurbritannia ja Prantsusmaa oma aatomipommide loomise nimel gaasijahutusega reaktorite arendamisele, mis toodavad üsna tõhusalt relvade kvaliteediga plutooniumi ja võivad töötada ka loodusliku uraaniga.

Kolmandat tüüpi reaktorid, mis on olnud äriliselt edukad, on reaktor, milles nii jahutusvedelik kui ka moderaator on raske vesi ja kütuseks on samuti looduslik uraan. Tuumaajastu alguses uuriti raskeveereaktori võimalikke eeliseid mitmes riigis. Kuid siis kontsentreeriti selliste reaktorite tootmine peamiselt Kanadasse, osaliselt selle tohutute uraanivarude tõttu.

Tuumatööstuse areng.

Pärast Teist maailmasõda investeeriti elektrienergiasse kogu maailmas kümneid miljardeid dollareid. Seda ehitusbuumi soodustas elektrinõudluse kiire kasv, mis ületas tunduvalt rahvaarvu ja rahvatulu kasvu. Põhitähelepanu pöörati kivisöel ning vähemal määral naftal ja gaasil töötavatele soojuselektrijaamadele (TPP) ning hüdroelektrijaamadele. Tööstuslikku tüüpi tuumajaama ei olnud kuni 1969. aastani. 1973. aastaks olid laiaulatusliku hüdroenergia ressursid ammendanud praktiliselt kõik tööstusriigid. Energiahindade hüppeline tõus pärast 1973. aastat, nõudluse kiire kasv elektri järele ja kasvav mure riikliku energiatööstuse iseseisvuse kaotamise pärast on kõik aidanud kaasa arusaamale tuumaenergiast kui ainsast elujõulisest alternatiivsest energiaallikast. ettenähtav tulevik. Araabia naftaembargo aastatel 1973-1974 tõi kaasa täiendava tellimuste laine ja optimistlikud prognoosid tuumaenergeetika arengu kohta.

Kuid iga järgmine aasta muutis neid prognoose ise. Ühelt poolt olid tuumaenergial toetajad valitsustes, uraanitööstuses, uurimislaborites ja võimsate energiaettevõtete seas. Teisalt tekkis tugev vastuseis, milles ühinesid elanikkonna huve, keskkonna puhtust ja tarbijate õigusi kaitsvad grupeeringud. Tänaseni jätkuv debatt on keskendunud peamiselt kütusetsükli erinevate etappide kahjulikele mõjudele keskkonnale, reaktoriõnnetuste tõenäosusele ja nende võimalikele tagajärgedele, reaktorite ehituse ja töökorraldusele, vastuvõetavatele võimalustele. tuumajäätmete kõrvaldamine, sabotaaži ja terrorirünnakute potentsiaal tuumaelektrijaamades, samuti tuumarelvade leviku tõkestamise alaste riiklike ja rahvusvaheliste jõupingutuste suurendamise küsimused.

Turvaprobleemid.

Tšernobõli katastroof ja teised tuumareaktoriõnnetused 1970. ja 1980. aastatel andsid muuhulgas mõista, et sellised õnnetused on sageli ettearvamatud. Näiteks Tšernobõlis sai 4. reaktori reaktor tõsiselt kannatada plaanitud seiskamise ajal tekkinud voolutõusu tagajärjel. Reaktor oli betoonkestas ning varustatud avariijahutussüsteemi ja muude kaasaegsete ohutussüsteemidega. Kuid kellelegi ei tulnud pähegi, et reaktori väljalülitamisel võib tekkida järsk võimsuse tõus ja sellise tõusu järel reaktoris tekkinud gaasiline vesinik, segunedes õhuga, plahvatab nii, et hävitab reaktorihoone. . Õnnetuse tagajärjel hukkus üle 30 inimese, enam kui 200 000 inimest Kiievis ja naaberregioonides said suuri kiirgusdoose ning Kiievi veevarustuse allikas oli saastunud. Õnnetuspaigast põhja pool – otse kiirguspilve teel – asuvad laialdased Pripjati sood, mis on Valgevene, Ukraina ja Lääne-Venemaa ökoloogia jaoks üliolulised.

Ameerika Ühendriikides seisid tuumareaktoreid ehitavad ja käitavad tööstused silmitsi ka paljude ohutusprobleemidega, mis aeglustasid ehitust, nõudsid palju muudatusi projekteerimises ja tööstandardites ning suurendasid elektrikulusid ja -kulusid. Näib, et nendel raskustel on kaks peamist allikat. Üks neist on teadmiste ja kogemuste puudumine selles uues energiatööstuses. Teine on tuumareaktoritehnoloogia arendamine, mille käigus tekivad uued probleemid. Aga vanad on alles, näiteks aurugeneraatori torude korrosioon ja keevaveereaktorite torustike pragunemine. Muid ohutusprobleeme, näiteks jahutusvedeliku voolu järsust muutusest põhjustatud kahjustusi, ei ole täielikult lahendatud.

Tuumaenergia ökonoomika.

Investeeringud tuumaenergiasse, nagu ka investeeringud muudesse elektritootmise valdkondadesse, on majanduslikult põhjendatud, kui on täidetud kaks tingimust: kilovatt-tunni maksumus ei ületa odavaima alternatiivse tootmismeetodi oma ja eeldatav elektrienergia nõudlus on piisavalt suur. et toodetud energiat saab müüa.oma maksumust ületava hinnaga. 1970. aastate alguses paistsid maailma majanduse väljavaated tuumaenergiale väga soodsad, nii nõudlus elektri järele kui ka peamiste kütuste – kivisöe ja nafta – hinnad tõusid kiiresti. Mis puutub tuumaelektrijaama ehitamise maksumusse, siis peaaegu kõik eksperdid olid veendunud, et see on stabiilne või hakkab isegi langema. 1980. aastate alguses selgus aga, et need hinnangud on ekslikud: elektrinõudluse kasv peatus, loodusliku kütuse hinnad mitte ainult ei kasvanud, vaid hakkasid isegi langema ning tuumaelektrijaamade ehitamine. palju kallim, kui kõige pessimistlikuma prognoosi kohaselt eeldati. Selle tulemusena jõudis tuumaenergia kõikjal tõsiste majanduslike raskuste perioodi ja need olid kõige tõsisemad riigis, kus see tekkis ja kõige intensiivsemalt arenes – USA-s.

Kui teeme USA tuumaenergia majanduse võrdleva analüüsi, saab selgeks, miks see tööstus on kaotanud oma konkurentsivõime. Alates 1970. aastate algusest on tuumaelektrijaamade hinnad järsult tõusnud. Tavalise koostootmisjaama kulud koosnevad otsestest ja kaudsetest kapitaliinvesteeringutest, kütusekuludest, tegevuskuludest ja hoolduskuludest. Söeküttel töötava soojuselektrijaama eluea jooksul kulub kütusele keskmiselt 50–60% kõigist kuludest. Tuumaelektrijaamade puhul domineerivad kapitaliinvesteeringud, mis moodustavad ligikaudu 70% kõigist kuludest. Uute tuumareaktorite kapitalikulud ületavad keskmiselt palju söeküttel töötavate elektrijaamade eluea kütusekulusid, mis muudab tuumaelektrijaamade kütusesäästu kasu olematuks.

Tuumaenergia väljavaated.

Nende hulgas, kes nõuavad tuumaenergia arendamiseks ohutute ja säästlike võimaluste otsimist, võib eristada kahte peamist suunda. Esimese toetajad usuvad, et kõik jõupingutused peaksid olema suunatud avalikkuse umbusalduse kaotamisele tuumatehnoloogia ohutuse vastu. Selleks on vaja välja töötada uued reaktorid, mis on ohutumad kui olemasolevad kergveereaktorid. Siin pakuvad huvi kahte tüüpi reaktorid: "tehnoloogiliselt üliturvaline" reaktor ja "modulaarne" kõrgtemperatuuriline gaasjahutusega reaktor.

Modulaarse gaasijahutusega reaktori prototüüp töötati välja Saksamaal, aga ka USA-s ja Jaapanis. Erinevalt kergvesireaktorist on gaasjahutusega moodulreaktori konstruktsioon selline, et selle tööohutus on tagatud passiivselt – ilma operaatorite otsese tegevuse või elektrilise või mehaanilise kaitsesüsteemita. Tehnoloogiliselt üliturvalistes reaktorites kasutatakse ka passiivset kaitsesüsteemi. Selline reaktor, mille idee Rootsis välja pakuti, ei tundu olevat projekteerimisetapist kaugemale jõudnud. Kuid see on pälvinud USA-s tugeva toetuse nende seas, kes näevad selle potentsiaalseid eeliseid gaasijahutusega modulaarse reaktori ees. Kuid mõlema võimaluse tulevik on ebakindel nende ebakindlate kulude, arenguraskuste ja tuumaenergia enda vastuolulise tuleviku tõttu.

Teise suuna pooldajad leiavad, et enne hetke, mil arenenud riigid vajavad uusi elektrijaamu, jääb uute reaktoritehnoloogiate väljatöötamiseks vähe aega. Nende arvates on esmane ülesanne stimuleerida investeeringuid tuumaenergiasse.

Kuid lisaks neile kahele tuumaenergeetika arendamise väljavaatele on kujunenud ka täiesti erinev vaatenurk. Ta loodab tarnitud energia, taastuvate energiaressursside (päikesepatareid jne) täielikumat ärakasutamist ja energiasäästu. Kui arenenud riigid lähevad üle säästlikumate valgusallikate, kodumasinate, kütteseadmete ja kliimaseadmete arendamisele, siis selle seisukoha pooldajate hinnangul piisab säästetud elektrist ilma kõigi olemasolevate tuumajaamadeta. Täheldatud oluline elektritarbimise vähenemine näitab, et efektiivsus võib olla oluline tegur elektrinõudluse piiramisel.

Seega ei ole tuumaenergia veel tõhususe, ohutuse ja avaliku suhtumise proovile vastu pidanud. Selle tulevik sõltub praegu sellest, kui tõhusalt ja usaldusväärselt teostatakse kontrolli tuumajaamade ehitamise ja töötamise üle ning kui edukalt lahendatakse mitmeid muid probleeme, näiteks radioaktiivsete jäätmete kõrvaldamise probleem. Tuumaenergia tulevik sõltub ka selle tugevate konkurentide – kivisöel töötavate soojuselektrijaamade, uute energiasäästlike tehnoloogiate ja taastuvate energiaressursside – elujõulisusest ja laienemisest.

Tuumaenergia laialdane kasutamine algas tänu teaduse ja tehnika arengule mitte ainult sõjalises valdkonnas, vaid ka rahumeelsetel eesmärkidel. Tänapäeval ei saa ilma selleta hakkama tööstuses, energeetikas ja meditsiinis.

Tuumaenergia kasutamisel pole aga mitte ainult eeliseid, vaid ka puudusi. Esiteks on see kiirgusoht nii inimestele kui ka keskkonnale.

Tuumaenergia kasutamine areneb kahes suunas: kasutamine energeetikas ja radioaktiivsete isotoopide kasutamine.

Algselt pidi aatomienergiat kasutama ainult sõjalistel eesmärkidel ja kõik arengud läksid selles suunas.

Tuumaenergia kasutamine sõjalises sfääris

Tuumarelvade tootmiseks kasutatakse suurt hulka väga aktiivseid materjale. Ekspertide hinnangul sisaldavad tuumalõhkepead mitu tonni plutooniumi.

Tuumarelvadele viidatakse seetõttu, et need hävitavad tohutuid territooriume.

Laengu ulatuse ja võimsuse järgi jagunevad tuumarelvad järgmisteks osadeks:

• Taktikaline.
• Operatiiv-taktikaline.
• Strateegiline.

Tuumarelvad jagunevad aatomi- ja vesinikurelvadeks. Tuumarelvad põhinevad raskete tuumade lõhustumise ja reaktsioonide kontrollimatul ahelreaktsioonil.Ahelreaktsiooniks kasutatakse uraani või plutooniumi.

Nii suure hulga ohtlike materjalide ladustamine on inimkonnale suur oht. Ja tuumaenergia kasutamine sõjalistel eesmärkidel võib kaasa tuua kohutavaid tagajärgi.

Esimest korda kasutati tuumarelvi Jaapani linnade Hiroshima ja Nagasaki ründamiseks 1945. aastal. Selle rünnaku tagajärjed olid katastroofilised. Nagu teate, oli see esimene ja viimane tuumaenergia kasutamine sõjas.

Rahvusvaheline Aatomienergiaagentuur (IAEA)

IAEA asutati 1957. aastal eesmärgiga arendada riikide vahelist koostööd aatomienergia rahuotstarbelise kasutamise vallas. Amet on algusest peale ellu viinud programmi "Tuumaohutus ja keskkonnakaitse".

Kuid kõige olulisem funktsioon on kontroll riikide tegevuse üle tuumavaldkonnas. Organisatsioon kontrollib, et tuumaenergia arendamine ja kasutamine toimuks ainult rahumeelsetel eesmärkidel.

Selle programmi eesmärk on tagada tuumaenergia ohutu kasutamine, inimese ja keskkonna kaitse kiirguse mõjude eest. Agentuur uuris ka Tšernobõli tuumajaama avarii tagajärgi.

Agentuur toetab ka tuumaenergia uurimist, arendamist ja rahuotstarbelist kasutamist ning tegutseb vahendajana agentuuri liikmete teenuste ja materjalide vahetamisel.

IAEA määratleb ja kehtestab koos ÜROga ohutus- ja tervisestandardid.

Tuumaenergia

Kahekümnenda sajandi neljakümnendate aastate teisel poolel hakkasid nõukogude teadlased välja töötama esimesi projekte aatomi rahumeelseks kasutamiseks. Nende arengute põhisuund oli elektrienergia tööstus.

Ja 1954. aastal ehitati NSV Liidus jaam. Pärast seda hakati tuumaenergeetika kiire kasvu programme välja töötama USA-s, Suurbritannias, Saksamaal ja Prantsusmaal. Kuid enamik neist ei täitunud. Nagu selgus, ei suuda tuumajaam konkureerida söel, gaasil ja kütteõlil töötavate jaamadega.

Kuid pärast ülemaailmse energiakriisi algust ja naftahinna tõusu kasvas nõudlus tuumaenergia järele. Eelmise sajandi 70ndatel uskusid eksperdid, et kõigi tuumajaamade võimsus võib asendada pooled elektrijaamadest.

80ndate keskel pidurdus tuumaenergia kasv taas, riigid hakkasid üle vaatama uute tuumajaamade ehitamise plaane. Sellele aitasid kaasa nii energiasäästupoliitika kui ka naftahinna langus, aga ka Tšernobõli elektrijaama katastroof, millel olid negatiivsed tagajärjed mitte ainult Ukrainale.

Pärast seda lõpetasid mõned riigid tuumajaamade ehitamise ja töötamise sootuks.

Tuumaenergia kosmosereiside jaoks

Üle kolmekümne tuumareaktori lendas kosmosesse, neid kasutati energia tootmiseks.

Ameeriklased kasutasid tuumareaktorit kosmoses esimest korda 1965. aastal. Kütusena kasutati uraan-235. Ta töötas 43 päeva.

Nõukogude Liidus käivitati Aatomienergia Instituudis Romashka reaktor. Seda pidi kasutama ka kosmoselaevadel, kuid pärast kõiki katseid ei lastud seda kunagi kosmosesse.

Järgmist Buki tuumarajatist kasutati radari luuresatelliidil. Esimene aparaat lasti õhku 1970. aastal Baikonuri kosmodroomilt.

Täna teevad Roskosmos ja Rosatom ettepaneku kavandada kosmoselaev, mis varustatakse tuumarakettmootoriga ning mis suudab jõuda Kuule ja Marsile. Kuid praegu on see kõik ettepaneku staadiumis.

Tuumaenergia rakendamine tööstuses

Tuumaenergiat kasutatakse keemilise analüüsi tundlikkuse suurendamiseks ning ammoniaagi, vesiniku ja muude väetiste valmistamiseks kasutatavate kemikaalide tootmiseks.

Tuumaenergia, mille kasutamine keemiatööstuses võimaldab saada uusi keemilisi elemente, aitab taasluua maapõues toimuvaid protsesse.

Tuumaenergiat kasutatakse ka soolase vee magestamiseks. Kasutamine mustmetallurgias võimaldab rauamaagist rauda taastada. Värviline - seda kasutatakse alumiiniumi tootmiseks.

Tuumaenergia kasutamine põllumajanduses

Tuumaenergia kasutamine põllumajanduses lahendab valikuprobleeme ja aitab kaasa kahjuritõrjele.

Tuumaenergiat kasutatakse seemnetes mutatsioonide tekitamiseks. Seda tehakse selleks, et saada uusi sorte, mis toovad rohkem saaki ja on vastupidavad põllukultuuride haigustele. Niisiis aretati enam kui pool Itaalias pasta valmistamiseks kasvatatud nisust mutatsioonide abil.

Radioisotoope kasutatakse ka parimate väetiste kasutamise viiside määramiseks. Näiteks tehti nende abiga kindlaks, et riisi kasvatamisel on võimalik vähendada lämmastikväetiste andmist. See mitte ainult ei säästnud raha, vaid säästis ka keskkonda.

Veidi kummaline tuumaenergia kasutusviis on putukavastsete kiiritamine. Seda tehakse selleks, et neid keskkonnale kahjutult kuvada. Sellisel juhul ei ole kiiritatud vastsete seast väljunud putukatel järglasi, kuid muus osas on nad üsna normaalsed.

tuumameditsiin

Meditsiin kasutab täpse diagnoosi tegemiseks radioaktiivseid isotoope. Meditsiiniliste isotoopide poolestusaeg on lühike ja ei kujuta endast erilist ohtu nii teistele kui ka patsiendile.

Üsna hiljuti avastati veel üks tuumaenergia rakendus meditsiinis. See on positronemissioontomograafia. See võib aidata avastada vähki varajases staadiumis.

Tuumaenergia rakendamine transpordis

Eelmise sajandi 50. aastate alguses üritati luua tuumajõul töötavat tanki. Arendust alustati USA-s, kuid projekti ei viidud kunagi ellu. Peamiselt seetõttu, et nendes tankides ei suutnud nad meeskonna varjestamise probleemi lahendada.

Tuntud Fordi ettevõte töötas tuumaenergial töötava auto kallal. Kuid sellise masina tootmine ei jõudnud paigutusest kaugemale.

Asi on selles, et tuumarajatis võttis palju ruumi ja auto osutus väga üldiseks. Kompaktseid reaktoreid ei ilmunud kunagi, nii et ambitsioonikat projekti piirati.

Tõenäoliselt kuulsaimad tuumaenergial töötavad transpordivahendid on mitmesugused nii sõjaväe- kui ka tsiviillaevad:

• Transpordilaevad.
• Lennukikandjad.
• Allveelaevad.
• Ristlejad.
• Tuumaallveelaevad.

Tuumaenergia kasutamise plussid ja miinused

Tänaseks on osakaal maailma energiatootmises ligikaudu 17 protsenti. Kuigi inimkond kasutab, kuid tema varud pole lõputud.

Seetõttu kasutatakse seda alternatiivina, kuid selle hankimise ja kasutamise protsess on seotud suure ohuga elule ja keskkonnale.

Loomulikult täiustatakse tuumareaktoreid pidevalt, rakendatakse kõiki võimalikke ohutusmeetmeid, kuid mõnikord sellest ei piisa. Näiteks võib tuua Tšernobõli ja Fukushima õnnetused.

Ühest küljest ei eralda korralikult töötav reaktor keskkonda mingit kiirgust, samas kui soojuselektrijaamadest satub atmosfääri palju kahjulikke aineid.

Suurim oht ​​on kasutatud tuumkütus, selle töötlemine ja ladustamine. Sest siiani pole leiutatud täiesti ohutut viisi tuumajäätmete kõrvaldamiseks.

Kahekümnes sajand möödus aatomituumades sisalduva uut tüüpi energia arengu märgi all ja sellest sai tuumafüüsika sajand. See energia on kordades suurem kui inimkonna ajaloo jooksul kasutatud kütuseenergia.

Juba 1939. aasta keskpaigaks olid maailma teadlastel tuumafüüsika vallas olulised teoreetilised ja eksperimentaalsed avastused, mis võimaldasid välja töötada ulatusliku sellesuunalise uurimisprogrammi. Selgus, et uraani aatomit saab jagada kaheks osaks. See vabastab tohutul hulgal energiat. Lisaks eralduvad lõhustumisprotsessi käigus neutronid, mis omakorda võivad lõhestada teisi uraani aatomeid ja põhjustada tuuma ahelreaktsiooni. Uraani tuuma lõhustumise reaktsioon on väga tõhus ja ületab kaugelt kõige ägedamad keemilised reaktsioonid. Võrdleme uraani aatomit ja lõhkeaine - trinitrotolueeni (TNT) molekuli. TNT molekuli lagunemisel eraldub 10 elektronvolti energiat ja uraani tuuma lagunemisel 200 miljonit elektronvolti, s.o 20 miljonit korda rohkem.

Need avastused tekitasid teadusmaailmas sensatsiooni: inimkonna ajaloos ei olnud teaduslikku sündmust, mis oleks selle tagajärgede poolest olulisem kui aatomi tungimine maailma ja selle energia valdamine. Teadlased mõistsid, et selle peamine eesmärk oli elektri tootmine ja kasutamine muudes rahulikes piirkondades. Maailma esimese 5 MW võimsusega tööstusliku tuumaelektrijaama kasutuselevõtuga NSV Liidus 1954. aastal algas Obninskis tuumaenergia ajastu. Elektritootmise allikaks oli uraani tuumade lõhustumine.

Esimeste tuumaelektrijaamade käitamise kogemus on näidanud tuumaenergia tehnoloogia teostatavust ja töökindlust tööstuslikuks elektritootmiseks. Arenenud tööstusriigid on alustanud erinevat tüüpi reaktoritega tuumaelektrijaamade projekteerimist ja ehitamist. 1964. aastaks oli tuumajaamade koguvõimsus maailmas kasvanud 5 miljoni kW-ni.

Sellest ajast on alanud tuumaenergeetika kiire areng, mis, andes üha suurema panuse maailma elektri kogutoodangusse, on muutunud paljutõotavaks uueks energiaalternatiiviks. Tuumaelektrijaamade ehitamise tellimuste buum algas USA-s, hiljem Lääne-Euroopas, Jaapanis ja NSV Liidus. Tuumaenergia kasvutempo on jõudnud umbes 30%-ni aastas. Juba 1986. aastaks töötas maailmas tuumaelektrijaamades 365 jõuplokki installeeritud koguvõimsusega 253 miljonit kW. Ligi 20 aastaga on tuumajaamade võimsus kasvanud 50 korda. Tuumaelektrijaamu ehitati 30 maailma riigis (joonis 1.1).

Selleks ajaks olid laialdaselt tuntud maailmakuulsate teadlaste autoriteetse kogukonna Rooma Klubi uuringud. Uuringute autorite järeldused taandusid maailmamajanduse võtmetähtsusega orgaaniliste energiaressursside, sealhulgas nafta looduslike varude üsna tiheda ammendumise ja nende järsu kallinemise vältimatule lühiajalises perspektiivis. Seda silmas pidades tuli tuumaenergia õigel ajal. Potentsiaalsed tuumakütuse varud (2 8 U, 2 5 U, 2 2 Th) lahendasid pikemas perspektiivis tuumaenergia arendamise erinevate stsenaariumide korral olulise kütusevarustuse probleemi.

Tingimused tuumaenergeetika arendamiseks olid ülimalt soodsad ning optimismi sisendas ka tuumajaamade majandusnäitajad, tuumajaamad suutsid juba praegu edukalt konkureerida soojuselektrijaamadega.

Tuumaenergia võimaldas vähendada fossiilkütuste tarbimist ja drastiliselt vähendada TPP-dest keskkonda sattuvaid saasteaineid.

Tuumaenergia arendamise aluseks oli sõjatööstuskompleksi väljakujunenud energiasektor - üsna hästi arenenud tööstuslikud reaktorid ja allveelaevade reaktorid, mis kasutasid selleks juba loodud tuumakütuse tsüklit (NFC), omandatud teadmisi ja märkimisväärseid kogemusi. Tuumaenergia, millel oli tohutu riigi toetus, sobitus edukalt olemasolevasse energiasüsteemi, võttes arvesse sellele süsteemile omaseid reegleid ja nõudeid.

Kahekümnenda sajandi 70ndatel süvenes energiajulgeoleku probleem. seoses nafta hinna järsust tõusust põhjustatud energiakriisiga sundis selle tarnete sõltuvus poliitilisest olukorrast paljusid riike oma energiaprogramme ümber vaatama. Tuumaenergeetika arendamine, vähendades fossiilsete kütuste tarbimist, vähendab nende riikide energiasõltuvust, millel puudub või on piiratud oma kütus ja energia.

ressursse nende impordist ja tugevdab nende riikide energiajulgeolekut.

Tuumaenergia kiire arengu käigus on kahest peamisest tuumareaktoritüübist - termilised ja kiired neutronid - maailmas enim kasutatud termilised neutronreaktorid.

Erinevate riikide väljatöötatud erinevate moderaatorite ja jahutusvedelikega reaktorite tüübid ja konstruktsioonid said riikliku tuumaenergia aluseks. Nii said USA-s peamisteks surveveereaktorid ja keevaveereaktorid, Kanadas loodusliku uraani raskeveereaktorid, endises NSV Liidus surveveereaktorid (VVER) ja uraani-grafiidi keeduvee reaktorid (RBMK), reaktorite ühikvõimsus kasvas . Nii paigaldati Leningradi TEJ-sse 1973. aastal reaktor RBMK-1000 võimsusega 1000 MW. Suurte tuumaelektrijaamade, näiteks Zaporižžja TEJ (Ukraina) võimsus ulatus 6000 MW-ni.

Arvestades, et TEJ agregaadid töötavad peaaegu konstantse võimsusega, kattes

Tuumaelektrijaam "Three Mile Island" (USA)

ühendatud energiasüsteemide päevase koormusgraafiku põhiosa, paralleelselt tuumaelektrijaamadega maailmas ehitati graafiku muutuva osa katmiseks ja öise koormusgraafiku öise tühimiku katmiseks suure manööverdusvõimega pump-akumulaatorelektrijaamu.

Tuumaenergia kõrged arengumäärad ei vastanud selle ohutuse tasemele. Tulenevalt tuumaelektrijaamade käitamise kogemusest, kasvavast teaduslikust ja tehnilisest arusaamisest protsessidest ja võimalikest tagajärgedest tekkis vajadus tehniliste nõuete ülevaatamiseks, mis tõi kaasa kapitaliinvesteeringute ja tegevuskulude suurenemise.

Tõsise löögi tuumaenergeetika arengule andis 1979. aastal Ameerika Ühendriikides Three Mile Islandi tuumaelektrijaamas ja ka paljudes teistes rajatistes toimunud ränk õnnetus, mis viis ohutusnõuete radikaalse ülevaatamiseni, olemasolevate standardite karmistamine ja tuumaelektrijaamade arendusprogrammide läbivaatamine kogu maailmas põhjustas tuumaenergiatööstusele tohutut moraalset ja materiaalset kahju. Tuumaenergeetikas liidriks olnud USA-s lakkasid 1979. aastal tellimised tuumaelektrijaamade ehitamiseks, vähenes ka nende ehitamine teistes riikides.

Kõige raskem õnnetus Ukrainas Tšernobõli tuumaelektrijaamas 1986. aastal, mis kvalifitseeriti rahvusvahelise tuumaintsidentide skaala järgi kõrgeima astme seitsme õnnetuseks ja põhjustas ökoloogilise katastroofi suurel territooriumil, inimohvreid, sadade inimeste ümberasustamist. tuhanded inimesed, õõnestas maailma üldsuse usaldust tuumaenergia vastu.

"Tšernobõli tragöödia on hoiatus. Ja mitte ainult tuumaenergeetikas,” ütles akadeemik V.A. Legasov, valitsuskomisjoni liige, akadeemiku esimene asetäitja A.P. Aleksandrov, kes juhtis I. V. nimelist Aatomienergia Instituuti. Kurtšatov.

Paljudes riikides peatati tuumaenergeetika arendamise programmid ning mitmes riigis loobuti üldse varem välja toodud selle arendamise plaanidest.

Sellele vaatamata andsid 2000. aastaks 37 maailma riigis töötavad tuumajaamad 16% maailma elektritoodangust.

Töötavate tuumaelektrijaamade ohutuse tagamiseks tehtud enneolematud pingutused võimaldasid seda 21. sajandi alguses. taastada üldsuse usaldus tuumaenergia vastu. Selle arengus saabub "renessansi" aeg.

Lisaks kõrgele majanduslikule efektiivsusele ja konkurentsivõimele, kütuseressursside kättesaadavusele, töökindlusele, ohutusele on üheks oluliseks teguriks see, et tuumaenergia on üks keskkonnasõbralikumaid elektrienergia allikaid, kuigi kasutatud tuumkütuse lõppladustamise probleem püsib.

Tuumakütuse taastootmise (aretuse) vajadus muutus ilmseks, s.o. kiirneutronreaktorite (kasvatajate) ehitamine, saadud kütuse töötlemise juurutamine. Selle suuna arendamisel olid tõsised majanduslikud stiimulid ja väljavaated ning seda viidi läbi paljudes riikides.

aastal alustati NSV Liidus esimest eksperimentaalset tööd kiirneutronreaktorite tööstuslikuks kasutamiseks

1949 ja alates 1950. aastate keskpaigast alustati pilootreaktorite BR-1, BR-5, BOR-60 (1969) käivitamist, 1973. aastal kaheotstarbeline tuumaelektrijaam, mille reaktor võimsus on 350 MW. elektri tootmiseks ja merevee magestamise tarbeks käivitati 1980. aastal tööstuslik reaktor BN-600 võimsusega 600 MW.

Selle valdkonna ulatuslik arendusprogramm viidi ellu Ameerika Ühendriikides. Aastatel 1966–1972 Ehitati eksperimentaalreaktor "Enrico Fermil" ning 1980. aastal pandi tööle maailma suurim uurimisreaktor FFTF võimsusega 400 MW. Saksamaal alustas esimene reaktor tööd 1974. aastal ning ehitatud suure võimsusega SNR-2 reaktorit ei pandudki tööle. Prantsusmaal käivitati 1973. aastal Phenixi reaktor võimsusega 250 MW ja 1986. aastal Superphenix võimsusega 1242 MW. 1977. aastal võttis Jaapan kasutusele eksperimentaalse Joyo reaktori ja 1994. aastal 280 MW Monju reaktori.

Ökoloogilise kriisi tingimustes, millega maailma üldsus on jõudnud 21. sajandisse, võib tuumaenergia anda olulise panuse usaldusväärse elektrivarustuse tagamisse, vähendades kasvuhoonegaaside ja saasteainete heitkoguseid keskkonda.

Tuumaenergeetika vastab kõige paremini maailmas aktsepteeritud säästva arengu põhimõtetele, mille üheks olulisemaks nõudeks on piisavate kütuse- ja energiaressursside olemasolu koos nende stabiilse tarbimisega pikemas perspektiivis.

Vastavalt arvutustel ja 21. sajandi ühiskonna ja maailmamajanduse arengu modelleerimisel põhinevatele prognoosidele elektrienergia tööstuse domineeriv roll jätkub. Aastaks 2030 kasvab maailmas elektri tootmine Rahvusvahelise Energiaagentuuri (IEA) prognoosi kohaselt enam kui kahekordseks ja ületab 30 triljoni piiri. kWh ning Rahvusvahelise Aatomienergiaagentuuri (IAEA) prognooside kohaselt kasvab tuumaenergia "renessansi" kontekstis selle osatähtsus 25%-ni maailma elektritoodangust ning järgmise 15 aasta jooksul kasvab ka rohkem maailmas ehitatakse üle 100 uue reaktori ning võimsus Tuumaelektrijaam kasvab 370 miljonilt kW-lt 2006. aastal 679 miljoni kW-ni 2030. aastal.

Praegu arendavad tuumaenergiat aktiivselt riigid, mille osatähtsus elektrienergia kogumahus on kõrge, sealhulgas USA, Jaapan, Lõuna-Korea ja Soome. Prantsusmaa, suunates riigi elektrienergiatööstuse ümber tuumaenergiale ja jätkates selle arendamist, lahendas energiaprobleemi edukalt paljudeks aastakümneteks. Tuumaelektrijaamade osakaal elektritootmises ulatub selles riigis 80%-ni. Väikese tuumaenergia tootmise osakaaluga arengumaad ehitavad kiiresti tuumajaamu. Nii teatas India kavatsusest ehitada pikemas perspektiivis tuumaelektrijaam võimsusega 40 miljonit kW ja Hiina - üle 100 miljoni kW.

2006. aastal ehitatavast 29 tuumaelektrijaamplokist asus 15 Aasias. Esmakordselt plaanivad tuumajaamad kasutusele võtta Türgi, Egiptus, Jordaania, Tšiili, Tai, Vietnam, Aserbaidžaan, Poola, Gruusia, Valgevene ja teised riigid.

Tuumaenergeetika edasiarendamist kavandab Venemaa, mis näeb 2030. aastaks ette 40 miljoni kW võimsusega tuumajaamade rajamise. Ukrainas plaanitakse vastavalt Ukraina energiastrateegiale aastani 2030 suurendada tuumaelektrijaamade tootmist 219 miljardi kWh-ni, säilitades selle 50% tasemel kogutoodangust ning suurendada tuumaelektrijaamade võimsust ligi 2 korda, viies selle 29,5 miljoni kW-ni, installeeritud võimsuse kasutusteguriga (ICUF) 85%, sealhulgas uute 1–1,5 miljoni kW võimsusega plokkide kasutuselevõtu ja olemasolevate tuumaelektrijaamade plokkide tööea pikendamine (2006. aastal oli Ukrainas tuumaelektrijaamade võimsus 13,8 miljonit kW, kusjuures elektrit toodeti 90,2 miljardit kWh ehk ca 48,7% kogutoodangust).

Paljudes riikides käimasolev töö soojus- ja kiirneutronreaktorite edasise täiustamise nimel võimaldab veelgi tõsta nende töökindlust, majanduslikku efektiivsust ja keskkonnaohutust. Samas on rahvusvahelisel koostööl suur tähtsus. Seega rahvusvahelise projekti GT MSR (gas turbine modular solar-cooled reactor) edaspidisel elluviimisel, mida iseloomustab kõrge ohutuse ja konkurentsivõime, radioaktiivsete jäätmete minimeerimine, võib efektiivsus tõusta. kuni 50%.

Kahekomponendilise tuumaenergia struktuuri, sh termiliste neutronreaktoritega ja tuumakütust taastootvate kiirneutronreaktoritega tuumaelektrijaamade laialdane kasutamine tulevikus suurendab loodusliku uraani kasutamise efektiivsust ja vähendab radioaktiivsete jäätmete kogunemise taset. .

Tuleb märkida, et tuumaenergia arendamisel on kõige olulisem roll tuumakütusetsükli (NFC) tuumaenergia arendamisel, mis on tegelikult selle selgroog. See on tingitud järgmistest asjaoludest:

• Tuumkütusetsükkel peab olema varustatud kõigi vajalike ehituslike, tehnoloogiliste ja konstruktsiooniliste lahendustega ohutuks ja tõhusaks toimimiseks;
• NFC on tuumaenergia ja selle laialdase kasutamise sotsiaalse vastuvõetavuse ja majandusliku efektiivsuse tingimus;
• Tuumkütusetsükli arendamine toob kaasa vajaduse ühendada ülesanded elektrit tootvate tuumaelektrijaamade nõutava ohutustaseme tagamise ja tuumkütuse tootmisega seotud riskide minimeerimise, sealhulgas uraani kaevandamise, transportimise, töötlemisega seotud ülesanded. kasutatud tuumkütus (SNF) ja radioaktiivsete jäätmete lõppladustamine (ühtne ohutusnõuete süsteem) ;
• uraani tootmise ja kasutamise järsk kasv (NFC algstaadium) suurendab looduslike pikaealiste radionukliidide keskkonda sattumise ohtu, mis nõuab kütusesäästlikkuse suurendamist, jäätmete hulga vähendamist. ja kütusetsükli sulgemine.

TEJ töö majanduslik efektiivsus sõltub otseselt kütusetsüklist, sealhulgas kütuse tankimise aja lühenemisest, kütusesõlmede (FA) jõudluse suurenemisest. Seetõttu on suure tähtsusega tuumakütuse tsükli edasiarendamine ja täiustamine kõrge tuumkütuse kasutusteguriga ning vähese jäätmega suletud kütusetsükli loomine.

Ukraina energiastrateegia näeb ette riikliku kütusetsükli arendamise. Seega peaks uraani tootmine 2030. aastal kasvama 0,8 tuhandelt tonnilt 6,4 tuhandele tonnile, edasi arendatakse kodumaist tsirkooniumi, tsirkooniumisulamite ja kütusesõlmede komponentide tootmist ning tulevikus ka suletud kütusetsükli loomist. osalemine rahvusvahelises tuumakütuse tootmise koostöös. Ukraina ettevõtete osalus on ette nähtud VVER-reaktorite kütuseagregaatide tootmiseks vajalike võimsuste loomisel ja rahvusvahelise uraanirikastamise keskuse loomisel Venemaal, Ukraina liitumisel Rahvusvahelise Tuumakütuse Pangaga, mille pakkus välja USA.

Tuumaenergia kütuse kättesaadavus on tuumaenergia arendamise väljavaadete jaoks ülimalt oluline. Praegune nõudlus loodusliku uraani järele maailmas on umbes 60 tuhat tonni, koguvarudega umbes 16 miljonit tonni.

21. sajandil järsult suureneb tuumaenergia roll maailmas kasvava elektritootmise tagamisel arenenumate tehnoloogiate kasutamisega. Tuumaenergial ei ole veel pikas perspektiivis tõsist konkurenti. Selle laiaulatuslikuks arendamiseks peavad sellel, nagu juba mainitud, olema järgmised omadused: kõrge efektiivsus, ressursside varu, energia koondamine, ohutus ja keskkonnamõju vastuvõetavus. Esimesed kolm nõuet on täidetud soojus- ja kiirreaktoritest koosneva kahekomponendilise tuumaenergia struktuuri abil. Sellise struktuuriga on võimalik oluliselt tõsta loodusliku uraani kasutamise efektiivsust, vähendada selle tootmist ja piirata biosfääri sattuva radooni taset. Mõlema reaktoritüübi nõutava ohutustaseme saavutamiseks ja kapitalikulude vähendamise viisid on juba teada, nende rakendamiseks on vaja aega ja raha. Selleks ajaks, kui ühiskond mõistab tuumaenergeetika edasiarendamise vajadust, on kahekomponentse struktuuri tehnoloogia tegelikult valmis, kuigi tuumajaamade ja tööstuse, sealhulgas kütuse, struktuuri optimeerimise osas on veel palju ära teha. jalgrattaettevõtted.

Keskkonnamõju taseme määrab peamiselt radionukliidide hulk kütusetsüklis (uraan, plutoonium) ja laos (Np, Am, Cm, lõhustumisproduktid).

Kokkupuute riski lühiajaliste isotoopidega, nagu 1 1 I ja 9 0 Sr, l 7 Cs, saab vähendada vastuvõetava tasemeni, parandades tuumaelektrijaamade, hoidlate ja kütusetsükli ettevõtete ohutust. Sellise riski vastuvõetavust saab praktikas tõestada. Kuid pikaealiste aktiniidide ja lõhustumisproduktide matmise usaldusväärsust miljonite aastate jooksul on raske tõestada ja võimatu näidata.

Kahtlemata ei saa keelduda otsimast võimalusi radioaktiivsete jäätmete usaldusväärseks kõrvaldamiseks, küll aga on vaja välja arendada aktiniidide kasutamise võimalus energia tootmiseks, s.o. kütusetsükli sulgemine mitte ainult uraani ja plutooniumi, vaid ka aktiniidide (Np, Am, Cm jne) puhul. Ohtlike pikaealiste lõhustumisproduktide transmutatsioon termiliste neutronreaktorite süsteemis muudab tuumaenergeetika struktuuri keerukamaks tänu täiendavatele tehnoloogilistele protsessidele tuumkütuse tootmiseks ja töötlemiseks või suurendab tuumaelektrijaamade tüüpide arvu. Np, Am, Cm, teiste aktiniidide ja lõhustumisproduktide lisamine reaktorikütusesse muudab nende projekteerimise keeruliseks, nõuab uut tüüpi tuumkütuse väljatöötamist ja avaldab negatiivset mõju ohutusele.

Sellega seoses kaalutakse võimalust luua kolmekomponendiline tuumaenergeetika struktuur, mis koosneks termo- ja kiirreaktoritest ning reaktoritest Np, Am, Cm ja teiste aktiniidide põletamiseks ning mõningate lõhustumisproduktide transmuteerimiseks.

Olulisemad probleemid on radioaktiivsete jäätmete töötlemine ja kõrvaldamine, mida on võimalik muuta tuumakütuseks.

21. sajandi esimesel poolel tuleb inimkonnal teha teaduslik ja tehniline läbimurre teel uute energialiikide, sealhulgas laetud osakeste kiirendeid kasutava elektrontuumaenergia ja pikemas perspektiivis termotuumaenergia väljatöötamise suunas. nõuab rahvusvahelist koostööd.

Tianwani tuumaelektrijaam on praegu Hiinas ehitatavate tuumaelektrijaamade seas suurim ühikuvõimsuse poolest. Selle üldplaneering näeb ette võimaluse ehitada neli jõuplokki võimsusega 1000 MW igaüks. Jaam asub Pekingi ja Shanghai vahel Kollase mere rannikul. Ehitustööd objektil algasid 1998. aastal. 2006. aasta mais käivitatud TEJ esimene vesijahutusega elektrireaktori VVER-1000/428 ja turbiiniga K-1000-60/3000 jõuplokk võeti kasutusele 2. juunil 2007 ning TEJ teine ​​plokk. sama tüüp võeti kasutusele 12. septembril 2007. aastal. Praegu töötavad tuumajaama mõlemad jõuallikad stabiilselt 100% võimsusel ja varustavad elektriga Hiina Jiangsu provintsi. Plaanis on ehitada Tianwani TEJ kolmas ja neljas jõuplokk.