Tekenen en bijgeloof 

Een bericht over het onderwerp atoomenergie. De energie van een kernreactie gebruiken. Kernenergie voor ruimtevaart

Kernenergie is een van de takken van de energie-industrie. De productie van elektriciteit is gebaseerd op de warmte die vrijkomt bij het splijten van de kernen van zware radioactieve metalen. De isotopen van plutonium-239 en uranium-235, die vervallen in speciale kernreactoren, worden het meest gebruikt als brandstof.

Volgens statistieken voor 2014 produceert kernenergie ongeveer 11% van alle elektriciteit in de wereld. De top drie van landen op het gebied van kernenergieproductie zijn de Verenigde Staten, Frankrijk en Rusland.

Dit type energieproductie wordt gebruikt in gevallen waarin de eigen natuurlijke hulpbronnen van het land de productie van energie in de vereiste volumes niet toelaten. Maar er is nog steeds discussie over deze energiesector. De economische efficiëntie en veiligheid van de productie worden in twijfel getrokken vanwege gevaarlijk afval en mogelijke lekkage van uranium en plutonium op het gebied van de productie van kernwapens.

Ontwikkeling van kernenergie

Kernenergie werd voor het eerst opgewekt in 1951. In de staat Idaho, in de Verenigde Staten, hebben wetenschappers een stabiel werkende reactor gebouwd met een capaciteit van 100 kilowatt. Tijdens de naoorlogse verwoestingen en de snelle groei van het elektriciteitsverbruik is kernenergie bijzonder relevant geworden. Daarom begon drie jaar later, in 1954, een elektriciteitscentrale in de stad Obninsk te draaien, en anderhalve maand na de lancering begon de geproduceerde energie in het Mosenergo-netwerk te stromen.

Daarna kwam de bouw en lancering van kerncentrales in een stroomversnelling:

  • 1956 - in het VK werd de kerncentrale Calder Hall-1 met een capaciteit van 50 MW gelanceerd;
  • 1957 - lancering van de kerncentrale van Shippingport in de VS (60 megawatt);
  • 1959 - Station Marcoule met een capaciteit van 37 MW wordt geopend in de buurt van Avignon in Frankrijk.

Het begin van de ontwikkeling van kernenergie in de USSR werd gekenmerkt door de bouw en lancering van de Siberische kerncentrale met een capaciteit van 100 MW. Het tempo van de ontwikkeling van de nucleaire industrie in die tijd groeide: in 1964 werden de eerste eenheden van de kerncentrales van Beloyarsk en Novovoronezh gelanceerd met een capaciteit van respectievelijk 100 en 240 MW. In de periode van 1956 tot 1964 bouwde de USSR 25 nucleaire installaties over de hele wereld.

Toen, in 1973, werd de eerste krachtige eenheid van de Leningrad NPP met een capaciteit van 1000 MW gelanceerd. Een jaar eerder begon een kerncentrale in de stad Shevcheko (nu Aktau), in Kazachstan, met haar werkzaamheden. De energie die hierdoor werd opgewekt, werd gebruikt om de wateren van de Kaspische Zee te ontzilten.

In het begin van de jaren zeventig werd de snelle ontwikkeling van kernenergie om een ​​aantal redenen gerechtvaardigd:

  • gebrek aan onaangeboorde waterkrachtbronnen;
  • groei van het elektriciteitsverbruik en de kosten van energiedragers;
  • handelsembargo op energieleveringen uit Arabische landen;
  • verwachte verlaging van de kosten van de bouw van kerncentrales.

In de jaren tachtig veranderde de situatie echter in het tegenovergestelde: de vraag naar elektriciteit stabiliseerde zich, evenals de kosten van fossiele brandstoffen. En de kosten van het bouwen van een kerncentrale zijn juist gestegen. Deze factoren hebben de ontwikkeling van deze industriesector ernstig belemmerd.

Ernstige problemen in de ontwikkeling van de kernenergie-industrie werden veroorzaakt door het ongeval in de kerncentrale van Tsjernobyl in 1986. Een grootschalige door de mens veroorzaakte ramp deed de hele wereld nadenken over de veiligheid van het vreedzame atoom. Tegelijkertijd is er een periode van stagnatie begonnen in de gehele kernenergie-industrie.

Het begin van de 21e eeuw markeerde de heropleving van de Russische kernenergie-industrie. Tussen 2001 en 2004 werden drie nieuwe motoren in gebruik genomen.

In maart 2004 werd, in overeenstemming met het decreet van de president, het Federaal Agentschap voor Atoomenergie opgericht. En drie jaar later werd hij vervangen door het staatsbedrijf "Rosatom"

In zijn huidige vorm is de Russische kernenergie-industrie een machtig complex van meer dan 350 ondernemingen, waarvan het personeelsbestand de 230.000 nadert. De Corporation staat op de tweede plaats in de wereld wat betreft de hoeveelheid nucleaire brandstofreserves en het volume van de opwekking van kernenergie. De industrie ontwikkelt zich actief, momenteel wordt gewerkt aan de bouw van 9 kerncentrales in overeenstemming met moderne veiligheidsnormen.

Industrieën van kernenergie

De kernenergie-industrie van het moderne Rusland is een complex complex dat uit verschillende industrieën bestaat:

  • mijnbouw en verrijking van uranium - de belangrijkste brandstof voor kernreactoren;
  • een complex van ondernemingen voor de productie van uranium- en plutoniumisotopen;
  • de kerncentrales zelf, die de taken uitvoeren van het ontwerpen, bouwen en exploiteren van kerncentrales;
  • productie van kerncentrales.

Indirect gerelateerd aan kernenergie zijn onderzoeksinstituten, waar de ontwikkeling en verbetering van technologieën voor het opwekken van elektriciteit plaatsvindt. Tegelijkertijd houden dergelijke instellingen zich bezig met de problemen van kernwapens, veiligheid en scheepsbouw.

Kernenergie in Rusland

Rusland beschikt over nucleaire technologieën met een volledige cyclus - van de winning van uraniumerts tot de opwekking van elektriciteit in kerncentrales. Het kernenergiecomplex omvat 10 operationele centrales met 35 operationele power units. Ook wordt actief gewerkt aan de bouw van 6 kerncentrales en worden plannen voor de bouw van nog 8 kerncentrales uitgewerkt.

De meeste energie die door Russische kerncentrales wordt opgewekt, wordt rechtstreeks gebruikt om in de behoeften van de bevolking te voorzien. Sommige stations, bijvoorbeeld Beloyarskaya en Leningradskaya, voorzien nabijgelegen nederzettingen echter van warm water. Rosatom is actief bezig met de ontwikkeling van een nucleaire verwarmingsinstallatie, die het mogelijk zal maken om de gecoördineerde regio's van het land goedkoop te verwarmen.

Kernenergie in de landen van de wereld

De eerste plaats in termen van productie van atoomenergie wordt ingenomen door de Verenigde Staten met 104 kernreactoren met een capaciteit van 798 miljard kilowattuur per jaar. De tweede plaats is Frankrijk, waar 58 reactoren staan. Daarachter ligt Rusland met 35 krachtbronnen. De top vijf wordt afgerond met Zuid-Korea en China. Elk land heeft 23 reactoren, alleen China is inferieur aan Korea in termen van geproduceerde nucleaire elektriciteit - 123 miljard kWh / jaar versus 149 miljard kWh / jaar.

Het gebruik van kernenergie om het om te zetten in elektrische energie werd voor het eerst uitgevoerd in ons land in 1954. De eerste kerncentrale (NPP) met een vermogen van 5000 kW werd in Obninsk in gebruik genomen. De energie die vrijkwam in een kernreactor werd gebruikt om water om te zetten in stoom, die vervolgens een turbine draaide die op een generator was aangesloten. Ontwikkeling van kernenergie. De in gebruik genomen Novovoronezj, Leningrad, Koersk, Kola en andere kerncentrales werken volgens hetzelfde principe. De reactoren van deze stations hebben een capaciteit van 500-1000 MW. Kerncentrales worden voornamelijk in het Europese deel van het land gebouwd. Dit komt door de voordelen van kerncentrales in vergelijking met thermische centrales die op fossiele brandstoffen werken. Kernreactoren verbruiken geen schaarse organische brandstof en beladen spoorvervoer niet met kolen. Kerncentrales verbruiken geen zuurstof uit de lucht en vervuilen het milieu niet met as en verbrandingsproducten. De locatie van kerncentrales in dichtbevolkte gebieden brengt echter een potentiële bedreiging met zich mee. In thermische (d.w.z. langzame) neutronenreactoren wordt slechts 1-2% uranium gebruikt. De volledige benutting van uranium wordt bereikt in snelle neutronenreactoren, die ook zorgen voor de reproductie van de nieuwe splijtstof in de vorm van plutonium. In 1980 lanceerde de kerncentrale van Beloyarsk 's werelds eerste snelle neutronenreactor met een capaciteit van 600 MW. Kernenergie heeft, net als veel andere industrieën, schadelijke of gevaarlijke gevolgen voor het milieu. Het grootste potentiële gevaar is radioactieve besmetting. Er doen zich moeilijke problemen voor met de berging van radioactief afval en de ontmanteling van kerncentrales die hun tijd hebben gediend. Hun levensduur is ongeveer 20 jaar, waarna het herstel van de stations onmogelijk is vanwege de langdurige blootstelling aan straling op de materialen van de constructies. De kerncentrale is ontworpen met de verwachting van maximale veiligheid van het fabriekspersoneel en de bevolking. De ervaring met het exploiteren van kerncentrales over de hele wereld toont aan dat de biosfeer bij normaal bedrijf betrouwbaar wordt beschermd tegen de stralingseffecten van kerncentrales. De explosie van de vierde reactor in de kerncentrale van Tsjernobyl heeft echter aangetoond dat het risico van vernietiging van de reactorkern als gevolg van menselijke fouten en misrekeningen in het ontwerp van de reactoren een realiteit blijft, daarom worden strikte maatregelen genomen om dit te verminderen risico. Kernreactoren worden geïnstalleerd op kernonderzeeërs en ijsbrekers. Nucleair wapen. In een atoombom wordt een ongecontroleerde kettingreactie uitgevoerd met een grote neutronenversterkingsfactor. Om een ​​bijna onmiddellijke afgifte van energie (een explosie) te laten plaatsvinden, moet de reactie verlopen op snelle neutronen (zonder het gebruik van 235 moderators). De explosieve stof is puur uranium g2U of 239 plutonium 94Pu. Om een ​​explosie te laten plaatsvinden, moeten de afmetingen van de splijtstof de kritische afmetingen overschrijden. Dit wordt bereikt door ofwel twee stukken splijtbaar materiaal met subkritische afmetingen snel samen te voegen, ofwel door één stuk scherp samen te drukken tot een maat waarbij de lekkage van neutronen door het oppervlak zo sterk daalt dat de afmetingen van het stuk superkritisch blijken te zijn. Beide worden uitgevoerd met conventionele explosieven. Wanneer een bom ontploft, bereikt de temperatuur tientallen miljoenen kelvin. Bij deze temperatuur loopt de druk sterk op en ontstaat er een krachtige explosiegolf. Tegelijkertijd wordt er krachtige straling gegenereerd. De kettingreactieproducten van een bomexplosie zijn zeer radioactief en gevaarlijk voor levende organismen. Atoombommen werden aan het einde van de Tweede Wereldoorlog door de Verenigde Staten tegen Japan gebruikt. In 1945 werden atoombommen gegooid op de Japanse steden Hiroshima en Nagasaki. In een thermonucleaire (waterstof) bom wordt een explosie van een atoombom die in een thermonucleaire bom is geplaatst, gebruikt om een ​​fusiereactie op gang te brengen. Een niet-triviale oplossing bleek te zijn dat de explosie van een atoombom niet wordt gebruikt om de temperatuur te verhogen, maar voor de sterkste compressie van thermonucleaire brandstof door de straling die wordt gegenereerd tijdens de explosie van een atoombom. In ons land werden de belangrijkste ideeën voor het creëren van een thermonucleaire explosie naar voren gebracht door AD Sacharov. Met de creatie van kernwapens werd overwinning in oorlog onmogelijk. Een nucleaire oorlog kan de mensheid tot vernietiging brengen, daarom strijden de volkeren van de hele wereld voortdurend voor het verbod op kernwapens.

Die. in die geïndustrialiseerde landen waar er niet genoeg natuurlijke energiebronnen zijn. Deze landen wekken tussen de kwart en de helft van hun elektriciteit op uit kerncentrales. De VS wekken slechts een achtste van hun elektriciteit op uit kerncentrales, maar dat is ongeveer een vijfde van dat van de wereld.

Kernenergie blijft onderwerp van verhit debat. Voor- en tegenstanders van kernenergie verschillen sterk in hun oordeel over veiligheid, betrouwbaarheid en economische efficiëntie. Daarnaast is er een wijdverbreide mening over de mogelijke lekkage van splijtstof bij de productie van elektriciteit en het gebruik ervan voor de productie van kernwapens.

Kernbrandstofcyclus.

Kernenergie is een complexe industrie met veel industriële processen die samen de brandstofcyclus vormen. Er zijn verschillende soorten brandstofcycli, afhankelijk van het type reactor en hoe de laatste fase van de cyclus verloopt.

Typisch bestaat de brandstofcyclus uit de volgende processen. Mijnen produceren uraniumerts. Het erts wordt vermalen om het uraniumdioxide te scheiden en het radioactieve afval wordt gestort. Het resulterende uraniumoxide (gele koek) wordt omgezet in uraniumhexafluoride, een gasvormige verbinding. Om de concentratie uranium-235 te verhogen, wordt uraniumhexafluoride verrijkt in isotopenscheidingsinstallaties. Het verrijkte uranium wordt vervolgens weer omgezet in vast uraniumdioxide, waaruit brandstofpellets worden gemaakt. Brandstofelementen (brandstofelementen) worden samengesteld uit pellets, die worden gecombineerd tot assemblages voor introductie in de kern van een kernreactor van een kerncentrale. De verbruikte splijtstof die uit de reactor wordt gehaald, heeft een hoog stralingsniveau en wordt, na afkoeling op het grondgebied van de centrale, naar een speciale opslagfaciliteit gestuurd. Het voorziet ook in de verwijdering van afval met een laag stralingsniveau dat is verzameld tijdens de exploitatie en het onderhoud van het station. Aan het einde van de levensduur moet de reactor zelf worden ontmanteld (met sanering en verwijdering van de reactoreenheden). Elke fase van de brandstofcyclus is zodanig gereguleerd dat de veiligheid van mensen en de bescherming van het milieu worden gewaarborgd.

Kernreactor.

Industriële kernreactoren werden oorspronkelijk alleen ontwikkeld in landen met kernwapens. De VS, USSR, Groot-Brittannië en Frankrijk verkenden actief verschillende varianten van kernreactoren. Vervolgens begonnen echter drie hoofdtypen reactoren de kernenergie-industrie te domineren, die voornamelijk verschilden in brandstof, koelmiddel dat werd gebruikt om de gewenste temperatuur van de kern te handhaven, en moderator die werd gebruikt om de snelheid van neutronen die vrijkwamen tijdens het vervalproces te verminderen en die nodig waren om te handhaven een kettingreactie.

Onder hen is het eerste (en meest voorkomende) type de reactor met verrijkt uranium, waarin zowel het koelmiddel als de moderator gewoon of "licht" water (lichtwaterreactor) zijn. Er zijn twee hoofdtypen lichtwaterreactoren: een reactor waarin de stoom die de turbines aandrijft direct in de kern wordt opgewekt (kookwaterreactor), en een reactor waarin stoom wordt opgewekt in een extern of tweede circuit dat is aangesloten op het primaire circuit door warmtewisselaars en stoomgeneratoren (water -waterkrachtreactor - VVER). De ontwikkeling van een lichtwaterreactor begon al in de programma's van het Amerikaanse leger. Zo ontwikkelden de bedrijven General Electric en Westinghouse in de jaren vijftig lichtwaterreactoren voor onderzeeërs en vliegdekschepen van de Amerikaanse marine. Deze bedrijven waren ook betrokken bij de uitvoering van militaire programma's voor de ontwikkeling van technologieën voor de regeneratie en verrijking van nucleaire brandstof. In hetzelfde decennium werd in de Sovjet-Unie de grafietgemodereerde kokendwaterreactor ontwikkeld.

Het tweede type reactor dat praktische toepassing heeft gevonden, is een gasgekoelde reactor (met een grafietmoderator). De oprichting ervan was ook nauw verbonden met vroege ontwikkelingsprogramma's voor kernwapens. Aan het eind van de jaren veertig en het begin van de jaren vijftig concentreerden Groot-Brittannië en Frankrijk zich, in een poging om hun eigen atoombommen te maken, op de ontwikkeling van gasgekoelde reactoren die vrij efficiënt plutonium van wapenkwaliteit produceren en ook op natuurlijk uranium kunnen draaien.

Een derde type reactor dat commercieel succesvol is geweest, is dat waarin zowel het koelmiddel als de moderator zwaar water is en de brandstof ook natuurlijk uranium is. Aan het begin van het nucleaire tijdperk werden in een aantal landen de mogelijke voordelen van een zwaarwaterreactor onderzocht. De productie van dergelijke reactoren concentreerde zich echter voornamelijk in Canada, deels vanwege de enorme voorraden uranium.

Ontwikkeling van de nucleaire industrie.

Na de Tweede Wereldoorlog werden tientallen miljarden dollars geïnvesteerd in de elektriciteitsindustrie over de hele wereld. Deze bouwhausse werd aangewakkerd door een snelle groei van de vraag naar elektriciteit, in een tempo dat veel sneller was dan de groei van de bevolking en het nationaal inkomen. De nadruk lag vooral op thermische centrales (TPP's) die draaien op steenkool en, in mindere mate, op olie en gas, en op waterkrachtcentrales. Tot 1969 was er geen industriële kerncentrale. In 1973 hadden vrijwel alle geïndustrialiseerde landen de hulpbronnen van grootschalige waterkracht opgebruikt. De sterke stijging van de energieprijzen na 1973, de snelle groei van de vraag naar elektriciteit en de groeiende bezorgdheid over de mogelijkheid om de onafhankelijkheid van de nationale energie-industrie te verliezen, hebben er allemaal toe bijgedragen dat kernenergie de enige levensvatbare alternatieve energiebron voor de nabije toekomst. Het Arabische olie-embargo van 1973-1974 gaf aanleiding tot een extra golf van orders en optimistische voorspellingen voor de ontwikkeling van kernenergie.

Maar elk volgend jaar maakte zijn eigen aanpassingen aan deze prognoses. Enerzijds had kernenergie zijn aanhangers bij regeringen, in de uraniumindustrie, in onderzoekslaboratoria en bij machtige energiebedrijven. Anderzijds ontstond er een sterke oppositie, waarin groepen die opkwamen voor de belangen van de bevolking, de netheid van het milieu en de rechten van de consumenten zich verenigden. Het debat, dat tot op de dag van vandaag voortduurt, spitste zich voornamelijk toe op de schadelijke effecten van verschillende stadia van de splijtstofcyclus op het milieu, de waarschijnlijkheid van reactorongevallen en de mogelijke gevolgen daarvan, de organisatie van de bouw en de exploitatie van reactoren, aanvaardbare opties voor de verwijdering van nucleair afval, de mogelijkheid van sabotage en terroristische aanslagen op kerncentrales, evenals de kwestie van de vermenigvuldiging van nationale en internationale inspanningen op het gebied van non-proliferatie van kernwapens.

Veiligheidsproblemen.

Onder meer de ramp in Tsjernobyl en andere kernreactorongevallen in de jaren zeventig en tachtig maakten duidelijk dat dergelijke ongelukken vaak onvoorspelbaar zijn. In Tsjernobyl werd de reactor van Unit 4 bijvoorbeeld zwaar beschadigd als gevolg van een stroompiek die plaatsvond tijdens een geplande sluiting. De reactor zat in een betonnen casco en was uitgerust met een noodkoelsysteem en andere moderne veiligheidssystemen. Maar het is nooit bij iemand opgekomen dat er bij het uitschakelen van de reactor een sterke stroomstoot zou kunnen optreden en dat de gasvormige waterstof die in de reactor wordt gevormd na zo'n golf, vermengd met lucht, op zo'n manier zou exploderen dat het reactorgebouw zou worden vernietigd. . Als gevolg van het ongeval stierven meer dan 30 mensen, kregen meer dan 200.000 mensen in Kiev en aangrenzende regio's hoge doses straling en was de bron van de watervoorziening van Kiev besmet. Ten noorden van de crashlocatie - precies in het pad van de stralingswolk - liggen de uitgestrekte Pripyat-moerassen, die van vitaal belang zijn voor de ecologie van Wit-Rusland, Oekraïne en West-Rusland.

In de Verenigde Staten hadden industrieën die kernreactoren bouwen en exploiteren ook te maken met veel veiligheidsproblemen die de bouw vertraagden, veel veranderingen in ontwerp en bedrijfsnormen vereisten en de kosten en kosten van elektriciteit verhoogden. Er lijken twee hoofdoorzaken van deze moeilijkheden te zijn geweest. Een daarvan is het gebrek aan kennis en ervaring in deze nieuwe energiesector. De andere is de ontwikkeling van kernreactortechnologie, waarbij nieuwe problemen ontstaan. Maar de oude blijven, zoals corrosie van stoomgeneratorleidingen en scheuren van pijpleidingen van kokendwaterreactoren. Andere veiligheidsproblemen, zoals schade veroorzaakt door abrupte veranderingen in de koelvloeistofstroom, zijn niet volledig opgelost.

Economie van kernenergie.

Investeringen in kernenergie zijn, net als investeringen in andere gebieden van elektriciteitsopwekking, economisch verantwoord als aan twee voorwaarden wordt voldaan: de kosten per kilowattuur zijn niet meer dan die van de goedkoopste alternatieve productiemethode en de verwachte vraag naar elektriciteit is hoog genoeg dat de opgewekte energie kan worden verkocht tegen een prijs die hoger is dan de kostprijs. In het begin van de jaren zeventig zagen de wereldeconomische vooruitzichten er zeer gunstig uit voor kernenergie, waarbij zowel de vraag naar elektriciteit als de prijzen van de belangrijkste brandstoffen, steenkool en olie, snel stegen. Wat betreft de kosten van het bouwen van een kerncentrale, waren bijna alle experts ervan overtuigd dat deze stabiel zou zijn of zelfs zou gaan dalen. Begin jaren tachtig werd echter duidelijk dat deze schattingen niet klopten: de groei van de vraag naar elektriciteit stopte, de prijzen van natuurlijke brandstof stegen niet alleen niet meer, maar begonnen zelfs te dalen, en de bouw van kerncentrales was veel duurder dan verwacht in de meest pessimistische voorspelling. Als gevolg daarvan kwam kernenergie overal in een periode van ernstige economische moeilijkheden, en ze waren het ernstigst in het land waar het ontstond en zich het meest ontwikkelde - in de Verenigde Staten.

Als we een vergelijkende analyse maken van de Amerikaanse kernenergie-economie, wordt duidelijk waarom deze industrie zijn concurrentievermogen heeft verloren. Sinds het begin van de jaren zeventig zijn de kosten van kerncentrales sterk gestegen. De kosten van een conventionele WKK-installatie bestaan ​​uit directe en indirecte kapitaalinvesteringen, brandstofkosten, bedrijfskosten en onderhoudskosten. Gedurende de levensduur van een kolengestookte thermische centrale kost brandstof gemiddeld 50-60% van alle kosten. In het geval van kerncentrales domineren kapitaalinvesteringen, goed voor ongeveer 70% van alle kosten. De kapitaalkosten van nieuwe kernreactoren zijn gemiddeld veel hoger dan de brandstofkosten tijdens de levensduur van kolencentrales, waardoor het voordeel van brandstofbesparing in het geval van kerncentrales teniet wordt gedaan.

Vooruitzichten voor kernenergie.

Onder degenen die aandringen op de noodzaak om te blijven zoeken naar veilige en economische manieren om kernenergie te ontwikkelen, kunnen twee hoofdrichtingen worden onderscheiden. Aanhangers van de eerste zijn van mening dat alle inspanningen gericht moeten zijn op het wegnemen van het publieke wantrouwen in de veiligheid van nucleaire technologie. Hiervoor is het nodig om nieuwe reactoren te ontwikkelen die veiliger zijn dan bestaande lichtwaterreactoren. Twee typen reactoren zijn hierbij van belang: een "technologisch uiterst veilige" reactor en een "modulaire" hoge temperatuur gasgekoelde reactor.

Het prototype van een modulaire gasgekoelde reactor werd ontwikkeld in Duitsland, maar ook in de VS en Japan. In tegenstelling tot een lichtwaterreactor, is het ontwerp van een modulaire gasgekoelde reactor zodanig dat de veiligheid van zijn werking passief wordt gegarandeerd - zonder directe acties van operators of een elektrisch of mechanisch beveiligingssysteem. In technologisch uiterst veilige reactoren wordt ook een passief beveiligingssysteem gebruikt. Een dergelijke reactor, waarvan het idee in Zweden werd voorgesteld, lijkt niet verder te zijn gekomen dan de ontwerpfase. Maar het heeft in de VS veel steun gekregen van degenen die de potentiële voordelen ervan zien ten opzichte van een modulaire gasgekoelde reactor. Maar de toekomst van beide opties is onzeker vanwege hun onzekere kosten, ontwikkelingsmoeilijkheden en de controversiële toekomst van kernenergie zelf.

Voorstanders van de andere richting zijn van mening dat er voor het moment dat de ontwikkelde landen nieuwe energiecentrales nodig hebben, er weinig tijd is voor de ontwikkeling van nieuwe reactortechnologieën. Volgens hen is de primaire taak het stimuleren van investeringen in kernenergie.

Maar naast deze twee perspectieven voor de ontwikkeling van kernenergie is er ook een heel ander gezichtspunt ontstaan. Ze vestigt haar hoop op een meer volledige benutting van de geleverde energie, hernieuwbare energiebronnen (zonnebatterijen, enz.) en energiebesparing. Volgens aanhangers van dit standpunt, als de geavanceerde landen overstappen op de ontwikkeling van zuinigere lichtbronnen, elektrische huishoudelijke apparaten, verwarmingsapparatuur en airconditioners, zal de bespaarde elektriciteit voldoende zijn om alle bestaande kerncentrales te missen. De waargenomen significante daling van het elektriciteitsverbruik laat zien dat efficiëntie een belangrijke factor kan zijn bij het beperken van de vraag naar elektriciteit.

Dus de kernenergie-industrie heeft de test van economie, veiligheid en publieke gezindheid nog niet doorstaan. De toekomst ervan hangt nu af van hoe effectief en betrouwbaar de controle over de bouw en exploitatie van kerncentrales zal worden uitgevoerd, en hoe succesvol een aantal andere problemen zal worden opgelost, zoals het probleem van de opberging van radioactief afval. De toekomst van kernenergie hangt ook af van de levensvatbaarheid en expansie van haar sterke concurrenten - kolengestookte thermische centrales, nieuwe energiebesparende technologieën en hernieuwbare energiebronnen.

Het wijdverbreide gebruik van kernenergie begon dankzij wetenschappelijke en technologische vooruitgang, niet alleen op militair gebied, maar ook voor vreedzame doeleinden. Tegenwoordig is het in de industrie, energie en geneeskunde onmogelijk om zonder te doen.

Het gebruik van kernenergie heeft echter niet alleen voordelen, maar ook nadelen. Allereerst is er het gevaar van straling, zowel voor de mens als voor het milieu.

Het gebruik van kernenergie ontwikkelt zich in twee richtingen: het gebruik in energie en het gebruik van radioactieve isotopen.

Aanvankelijk zou atoomenergie alleen voor militaire doeleinden worden gebruikt, en alle ontwikkelingen gingen in deze richting.

Het gebruik van kernenergie in de militaire sfeer

Voor de productie van kernwapens wordt een groot aantal zeer actieve materialen gebruikt. Experts schatten dat kernkoppen enkele tonnen plutonium bevatten.

Kernwapens worden genoemd omdat ze vernietiging veroorzaken over uitgestrekte gebieden.

Volgens het bereik en de kracht van de lading zijn kernwapens onderverdeeld in:

  • Tactisch.
  • Operationeel-tactisch.
  • Strategisch.

Kernwapens zijn onderverdeeld in atoomwapens en waterstof. Kernwapens zijn gebaseerd op ongecontroleerde kettingreacties van splijting van zware kernen en reacties.Voor een kettingreactie wordt uranium of plutonium gebruikt.

De opslag van zo'n grote hoeveelheid gevaarlijke stoffen is een grote bedreiging voor de mensheid. En het gebruik van kernenergie voor militaire doeleinden kan ernstige gevolgen hebben.

In 1945 werden voor het eerst kernwapens gebruikt om de Japanse steden Hiroshima en Nagasaki aan te vallen. De gevolgen van deze aanval waren catastrofaal. Zoals u weet, was dit het eerste en laatste gebruik van kernenergie in een oorlog.

Internationaal Agentschap voor Atoomenergie (IAEA)

De IAEA is in 1957 opgericht met als doel de samenwerking tussen landen te ontwikkelen op het gebied van het gebruik van atoomenergie voor vreedzame doeleinden. Vanaf het allereerste begin voert het agentschap het programma "Nucleaire veiligheid en milieubescherming" uit.

Maar de belangrijkste functie is controle over de activiteiten van landen op nucleair gebied. De organisatie ziet erop toe dat de ontwikkeling en het gebruik van kernenergie alleen voor vreedzame doeleinden plaatsvindt.

Het doel van dit programma is het veilig gebruik van kernenergie, de bescherming van mens en milieu tegen de effecten van straling. Het bureau bestudeerde ook de gevolgen van het ongeval in de kerncentrale van Tsjernobyl.

Het agentschap ondersteunt ook de studie, de ontwikkeling en het gebruik van kernenergie voor vreedzame doeleinden en treedt op als tussenpersoon bij de uitwisseling van diensten en materialen tussen leden van het agentschap.

Samen met de VN definieert en stelt de IAEA veiligheids- en gezondheidsnormen vast.

Kernenergie

In de tweede helft van de jaren veertig van de twintigste eeuw begonnen Sovjetwetenschappers de eerste projecten te ontwikkelen voor het vreedzaam gebruik van het atoom. De belangrijkste richting van deze ontwikkelingen was de elektriciteitsindustrie.

En in 1954 werd een station gebouwd in de USSR. Daarna begonnen programma's voor de snelle groei van kernenergie te worden ontwikkeld in de VS, Groot-Brittannië, Duitsland en Frankrijk. Maar de meeste werden niet vervuld. Het bleek dat de kerncentrale niet kon concurreren met centrales die draaien op kolen, gas en stookolie.

Maar na het begin van de wereldwijde energiecrisis en de stijging van de olieprijzen nam de vraag naar kernenergie toe. In de jaren 70 van de vorige eeuw geloofden experts dat de capaciteit van alle kerncentrales de helft van de centrales zou kunnen vervangen.

Halverwege de jaren tachtig vertraagde de groei van kernenergie weer, landen begonnen plannen voor de bouw van nieuwe kerncentrales te herzien. Dit werd mogelijk gemaakt door zowel het energiebesparingsbeleid en de daling van de olieprijzen als de ramp in de fabriek van Tsjernobyl, die niet alleen negatieve gevolgen had voor Oekraïne.

Daarna stopten sommige landen helemaal met de bouw en exploitatie van kerncentrales.

Kernenergie voor ruimtevaart

Meer dan drie dozijn kernreactoren vlogen de ruimte in, ze werden gebruikt om energie op te wekken.

De Amerikanen gebruikten in 1965 voor het eerst een kernreactor in de ruimte. Als brandstof werd uranium-235 gebruikt. Hij werkte 43 dagen.

In de Sovjet-Unie werd de Romashka-reactor gelanceerd bij het Institute of Atomic Energy. Het zou samen met ruimtevaartuigen worden gebruikt, maar na alle tests is het nooit in de ruimte gelanceerd.

De volgende Buk-kerninstallatie werd ingezet op een radarverkenningssatelliet. Het eerste apparaat werd in 1970 gelanceerd vanaf het Baikonoer-kosmodrome.

Vandaag stellen Roskosmos en Rosatom voor om een ​​ruimtevaartuig te ontwerpen dat zal worden uitgerust met een nucleaire raketmotor en in staat zal zijn om de maan en Mars te bereiken. Maar voor nu is het allemaal in de voorstelfase.

Toepassing van kernenergie in de industrie

Kernenergie wordt gebruikt om de gevoeligheid van chemische analyse te vergroten en om ammoniak, waterstof en andere chemicaliën te produceren die worden gebruikt om meststoffen te maken.

Kernenergie, waarvan het gebruik in de chemische industrie het mogelijk maakt om nieuwe chemische elementen te verkrijgen, helpt bij het nabootsen van de processen die plaatsvinden in de aardkorst.

Kernenergie wordt ook gebruikt om zout water te ontzilten. Toepassing in ferrometallurgie maakt het mogelijk om ijzer uit ijzererts te winnen. In kleur - het wordt gebruikt voor de productie van aluminium.

Gebruik van kernenergie in de landbouw

Het gebruik van kernenergie in de landbouw lost de selectieproblemen op en helpt bij de bestrijding van plagen.

Kernenergie wordt gebruikt om mutaties in zaden te creëren. Dit wordt gedaan om nieuwe rassen te verkrijgen die meer opbrengst opleveren en resistent zijn tegen gewasziekten. Dus meer dan de helft van de tarwe die in Italië wordt verbouwd voor het maken van pasta, is veredeld met behulp van mutaties.

Radio-isotopen worden ook gebruikt om de beste manieren te bepalen om meststoffen toe te passen. Met hun hulp werd bijvoorbeeld vastgesteld dat het bij het verbouwen van rijst mogelijk is om de toepassing van stikstofmeststoffen te verminderen. Dit bespaart niet alleen geld, maar spaart ook het milieu.

Een enigszins vreemd gebruik van kernenergie is het bestralen van insectenlarven. Dit wordt gedaan om ze onschadelijk voor het milieu weer te geven. In dit geval hebben de insecten die uit de bestraalde larven zijn voortgekomen geen nakomelingen, maar zijn in andere opzichten heel normaal.

nucleair medicijn

De geneeskunde maakt gebruik van radioactieve isotopen om een ​​nauwkeurige diagnose te stellen. Medische isotopen hebben een korte halfwaardetijd en vormen geen bijzonder gevaar voor zowel anderen als de patiënt.

Een andere toepassing van kernenergie in de geneeskunde werd vrij recent ontdekt. Dit is positronemissietomografie. Het kan helpen om kanker in een vroeg stadium op te sporen.

Toepassing van kernenergie in transport

In het begin van de jaren 50 van de vorige eeuw werden pogingen ondernomen om een ​​nucleair aangedreven tank te maken. De ontwikkeling begon in de VS, maar het project kwam nooit tot leven. Vooral vanwege het feit dat ze in deze tanks het probleem van het afschermen van de bemanning niet konden oplossen.

Het bekende Ford-bedrijf werkte aan een auto die op kernenergie zou rijden. Maar de productie van zo'n machine ging niet verder dan de lay-out.

Het punt is dat de nucleaire installatie veel ruimte in beslag nam en de auto erg algemeen bleek te zijn. Compacte reactoren zijn nooit verschenen, dus het ambitieuze project werd ingeperkt.

Waarschijnlijk het meest bekende transportmiddel dat op kernenergie rijdt, zijn verschillende schepen, zowel militaire als civiele:

  • Schepen vervoeren.
  • Vliegdekschepen.
  • Onderzeeërs.
  • kruisers.
  • Kernonderzeeërs.

Voor- en nadelen van het gebruik van kernenergie

Vandaag de dag is het aandeel in de wereldenergieproductie ongeveer 17 procent. Hoewel de mensheid gebruikt, maar haar reserves zijn niet eindeloos.

Daarom wordt het als alternatief gebruikt, maar het proces om het te verkrijgen en te gebruiken gaat gepaard met een groot risico voor leven en milieu.

Natuurlijk worden kernreactoren voortdurend verbeterd, worden alle mogelijke veiligheidsmaatregelen genomen, maar soms is dit niet genoeg. Een voorbeeld zijn de ongevallen in Tsjernobyl en Fukushima.

Enerzijds zendt een goed werkende reactor geen straling uit naar de omgeving, terwijl vanuit thermische centrales een grote hoeveelheid schadelijke stoffen in de atmosfeer terechtkomt.

Het grootste gevaar is verbruikte splijtstof, de verwerking en opslag ervan. Want tot op heden is er nog geen volledig veilige manier gevonden om kernafval te verwijderen.

De twintigste eeuw stond in het teken van de ontwikkeling van een nieuw soort energie in de kernen van atomen, en werd de eeuw van de kernfysica. Deze energie is vele malen groter dan de brandstofenergie die de mensheid in de loop van haar geschiedenis heeft gebruikt.

Reeds medio 1939 hadden wetenschappers van de wereld belangrijke theoretische en experimentele ontdekkingen op het gebied van kernfysica, die het mogelijk maakten om een ​​uitgebreid onderzoeksprogramma in deze richting voor te stellen. Het bleek dat het uraniumatoom in twee delen kan worden gesplitst. Hierbij komt een enorme hoeveelheid energie vrij. Bovendien komen bij het splijtingsproces neutronen vrij, die op hun beurt andere uraniumatomen kunnen splijten en een nucleaire kettingreactie veroorzaken. De kernsplijtingsreactie van uranium is zeer efficiënt en overtreft ver de meest gewelddadige chemische reacties. Laten we een atoom van uranium en een molecuul van een explosief vergelijken - trinitrotolueen (TNT). Tijdens het verval van een TNT-molecuul komt 10 elektronvolt energie vrij, en tijdens het verval van een uraniumkern 200 miljoen elektronvolt, ofwel 20 miljoen keer meer.

Deze ontdekkingen maakten een sensatie in de wetenschappelijke wereld: in de geschiedenis van de mensheid was er geen wetenschappelijke gebeurtenis die belangrijker was in zijn gevolgen dan de penetratie van het atoom in de wereld en de beheersing van zijn energie. Wetenschappers begrepen dat het hoofddoel de productie van elektriciteit en het gebruik in andere vreedzame gebieden was. Met de ingebruikname in de USSR in 1954 van 's werelds eerste industriële kerncentrale met een capaciteit van 5 MW, begon het tijdperk van kernenergie in Obninsk. De bron van elektriciteitsproductie was de splijting van uraniumkernen.

De ervaring met het exploiteren van de eerste kerncentrales heeft de haalbaarheid en betrouwbaarheid van kernenergietechnologie voor industriële energieopwekking aangetoond. Ontwikkelde industriële landen zijn begonnen met het ontwerpen en bouwen van kerncentrales met verschillende typen reactoren. In 1964 was de totale capaciteit van kerncentrales in de wereld gegroeid tot 5 miljoen kW.

Sindsdien is de snelle ontwikkeling van kernenergie begonnen, die een steeds grotere bijdrage levert aan de totale productie van elektriciteit in de wereld en een veelbelovend nieuw energiealternatief is geworden. Een hausse in orders voor de bouw van kerncentrales begon in de Verenigde Staten, later in West-Europa, Japan en de USSR. Het groeitempo van kernenergie heeft ongeveer 30% per jaar bereikt. Reeds in 1986 waren 365 elektriciteitscentrales met een totaal geïnstalleerd vermogen van 253 miljoen kW in gebruik in kerncentrales in de wereld. In bijna 20 jaar is de capaciteit van kerncentrales 50 keer toegenomen. De bouw van kerncentrales werd uitgevoerd in 30 landen van de wereld (Fig. 1.1).

Tegen die tijd waren de studies van de Club van Rome, een gezaghebbende gemeenschap van wereldberoemde wetenschappers, algemeen bekend. De conclusies van de auteurs van de studies kwamen neer op de onvermijdelijkheid van een vrij sterke uitputting van de natuurlijke reserves van organische energiebronnen, waaronder olie, die essentieel zijn voor de wereldeconomie, en hun scherpe prijsstijging op korte termijn. Met dit in gedachten kwam kernenergie net op tijd. Potentiële voorraden splijtstof (2 8 U, 2 5 U, 2 2 Th) hebben op lange termijn het essentiële probleem van de brandstofvoorziening opgelost in verschillende scenario's voor de ontwikkeling van kernenergie.

De voorwaarden voor de ontwikkeling van kernenergie waren buitengewoon gunstig en ook de economische prestaties van kerncentrales wekten optimisme, kerncentrales konden al succesvol concurreren met thermische centrales.

Kernenergie maakte het mogelijk om het verbruik van fossiele brandstoffen te verminderen en de uitstoot van verontreinigende stoffen in het milieu door TPP's drastisch te verminderen.

De ontwikkeling van kernenergie was gebaseerd op de gevestigde energiesector van het militair-industriële complex - redelijk goed ontwikkelde industriële reactoren en reactoren voor onderzeeërs die de al voor deze doeleinden gecreëerde nucleaire brandstofcyclus (NFC) gebruiken, verworven kennis en aanzienlijke ervaring. Kernenergie, die enorme staatssteun had, paste met succes in het bestaande energiesysteem, rekening houdend met de regels en vereisten die inherent zijn aan dit systeem.

Het probleem van energiezekerheid, verergerd in de jaren 70 van de twintigste eeuw. in verband met de energiecrisis die werd veroorzaakt door een sterke stijging van de olieprijzen, dwong de afhankelijkheid van zijn aanbod van de politieke situatie veel landen om hun energieprogramma's te heroverwegen. De ontwikkeling van kernenergie, door het gebruik van fossiele brandstoffen te verminderen, vermindert de energieafhankelijkheid van landen die geen of beperkte eigen brandstof en energie hebben.

uit hun import en versterkt de energiezekerheid van deze landen.

In het proces van snelle ontwikkeling van kernenergie, zijn thermische neutronenreactoren van de twee belangrijkste typen kernreactoren - thermische en snelle neutronen - de meest gebruikte ter wereld.

De typen en ontwerpen van reactoren met verschillende moderatoren en koelmiddelen die door verschillende landen werden ontwikkeld, werden de basis van nationale kernenergie. Dus in de VS werden drukwaterreactoren en kokendwaterreactoren de belangrijkste, in Canada - zwaarwaterreactoren op natuurlijk uranium, in de voormalige USSR - drukwaterreactoren (VVER) en uranium-grafiet kokendwaterreactoren (RBMK), het eenheidsvermogen van reactoren groeide. Zo werd in 1973 de RBMK-1000-reactor met een elektrisch vermogen van 1000 MW geïnstalleerd in de kerncentrale van Leningrad. De capaciteit van grote kerncentrales, bijvoorbeeld de kerncentrale Zaporizhzhya (Oekraïne), bereikte 6000 MW.

Aangezien NPP-eenheden met bijna constant vermogen werken,

Kerncentrale "Three Mile Island" (VS)

het basisdeel van het dagelijkse belastingschema van de onderling verbonden energiesystemen, parallel met kerncentrales in de wereld, werden zeer wendbare energiecentrales met pompopslag gebouwd om het variabele deel van het schema te dekken en het nachtgat in het belastingschema te dichten.


De hoge ontwikkelingssnelheid van kernenergie kwam niet overeen met het veiligheidsniveau. Op basis van de ervaring met het exploiteren van kerncentrales, het groeiende wetenschappelijke en technische inzicht in de processen en mogelijke gevolgen, werd het noodzakelijk om de technische vereisten te herzien, wat leidde tot een toename van kapitaalinvesteringen en bedrijfskosten.

Een ernstige klap voor de ontwikkeling van kernenergie werd toegebracht door een ernstig ongeval in de kerncentrale van Three Mile Island in de Verenigde Staten in 1979, evenals in een aantal andere faciliteiten, wat leidde tot een radicale herziening van de veiligheidseisen, aanscherping van bestaande normen en een herziening van de ontwikkelingsprogramma's voor kerncentrales over de hele wereld, veroorzaakten enorme morele en materiële schade aan de kernenergie-industrie. In de Verenigde Staten, die de leider waren op het gebied van kernenergie, stopten de bestellingen voor de bouw van kerncentrales in 1979 en de bouw ervan in andere landen nam ook af.

Het ernstigste ongeval in de kerncentrale van Tsjernobyl in Oekraïne in 1986, volgens de internationale schaal van nucleaire incidenten gekwalificeerd als een ongeval van het hoogste niveau zeven en veroorzaakte een ecologische catastrofe over een uitgestrekt grondgebied, verlies van mensenlevens, hervestiging van honderden duizenden mensen, het vertrouwen van de wereldgemeenschap in kernenergie ondermijnden.

“De tragedie in Tsjernobyl is een waarschuwing. En niet alleen in kernenergie”, zegt academicus V.A. Legasov, lid van de regeringscommissie, eerste plaatsvervangend academicus A.P. Aleksandrov, hoofd van het Instituut voor Atoomenergie genoemd naar I.V. Koerchatov.

In veel landen werden de programma's voor de ontwikkeling van kernenergie opgeschort, en in een aantal landen werden de eerder geschetste plannen voor de ontwikkeling ervan helemaal opgegeven.

Desondanks produceerden in 2000 kerncentrales in 37 landen van de wereld 16% van de wereldwijde elektriciteitsproductie.

De ongekende inspanningen die werden geleverd om de veiligheid van de werkende kerncentrales te waarborgen, maakten dit aan het begin van de 21e eeuw mogelijk. het vertrouwen van het publiek in kernenergie te herstellen. Er komt een tijd van "renaissance" in zijn ontwikkeling.

Naast hoge economische efficiëntie en concurrentievermogen, beschikbaarheid van brandstofbronnen, betrouwbaarheid en veiligheid, is een van de belangrijke factoren dat kernenergie een van de meest milieuvriendelijke bronnen van elektriciteit is, hoewel het probleem van de verwijdering van verbruikte splijtstof blijft bestaan.

De noodzaak voor reproductie (kweek) van nucleaire brandstof werd duidelijk, d.w.z. de bouw van snelle neutronenreactoren (kwekers), de introductie van verwerking van de verkregen brandstof. De ontwikkeling van deze richting had serieuze economische prikkels en vooruitzichten en werd in veel landen uitgevoerd.

In de USSR werd in mei begonnen met het eerste experimentele werk aan het industriële gebruik van snelle neutronenreactoren

1949, en vanaf het midden van de jaren 1950, begon de ingebruikname van een reeks proefreactoren BR-1, BR-5, BOR-60 (1969), in 1973 een kerncentrale voor twee doeleinden met een reactor met een vermogen van 350 MW voor de productie van elektriciteit en de ontzilting van zeewater werd in 1980 de industriële reactor BN-600 met een capaciteit van 600 MW gelanceerd.

In de Verenigde Staten is een uitgebreid ontwikkelingsprogramma op dit gebied uitgevoerd. In 1966-1972 De experimentele reactor "Enrico Fermil" werd gebouwd en in 1980 werd 's werelds grootste onderzoeksreactor FFTF met een capaciteit van 400 MW in gebruik genomen. In Duitsland ging de eerste reactor in 1974 in bedrijf en de SNR-2-reactor met hoog vermogen die werd gebouwd, werd nooit in gebruik genomen. In Frankrijk werd in 1973 de Phenix-reactor met een capaciteit van 250 MW gelanceerd en in 1986 de Superphenix met een capaciteit van 1242 MW. In 1977 nam Japan de experimentele Joyo-reactor in gebruik en in 1994 de 280 MW Monju-reactor.

Onder de omstandigheden van de ecologische crisis waarmee de wereldgemeenschap de 21e eeuw is ingegaan, kan kernenergie een belangrijke bijdrage leveren aan het verzekeren van een betrouwbare stroomvoorziening, waardoor de uitstoot van broeikasgassen en verontreinigende stoffen in het milieu wordt verminderd.

De kernenergie-industrie beantwoordt het best aan de wereldwijd aanvaarde principes van duurzame ontwikkeling, waarvan een van de belangrijkste vereisten de beschikbaarheid van voldoende brandstof en energiebronnen is met een stabiel verbruik op lange termijn.

In overeenstemming met prognoses op basis van berekeningen en modellering van de ontwikkeling van de samenleving en de wereldeconomie in de 21e eeuw, zal de dominante rol van de elektriciteitsindustrie blijven bestaan. Volgens de voorspelling van het Internationaal Energieagentschap (IEA) zal tegen 2030 de productie van elektriciteit in de wereld meer dan verdubbelen en meer dan 30 biljoen bedragen. kWh, en volgens de voorspellingen van de International Atomic Energy Agency (IAEA), in de context van de "renaissance" van kernenergie, zal het aandeel ervan toenemen tot 25% van de wereldwijde elektriciteitsproductie, en in de komende 15 jaar zullen meer dan 100 nieuwe reactoren zullen in de wereld worden gebouwd, en de kracht De kerncentrale zal toenemen van 370 miljoen kW in 2006 tot 679 miljoen kW in 2030.

Momenteel zijn landen met een groot aandeel in het totale volume van opgewekte elektriciteit, waaronder de Verenigde Staten, Japan, Zuid-Korea en Finland, actief bezig met de ontwikkeling van kernenergie. Frankrijk, dat de elektriciteitsindustrie van het land heroriënteerde naar kernenergie en deze verder bleef ontwikkelen, loste het energieprobleem gedurende vele decennia met succes op. Het aandeel van kerncentrales in de elektriciteitsproductie in dit land bereikt 80%. Ontwikkelingslanden met een klein aandeel in de opwekking van kernenergie bouwen in hoog tempo kerncentrales. Zo kondigde India zijn voornemen aan om op lange termijn een kerncentrale te bouwen met een capaciteit van 40 miljoen kW, en China - meer dan 100 miljoen kW.

Van de 29 kerncentrales die in 2006 in aanbouw waren, bevonden zich er 15 in Azië. Turkije, Egypte, Jordanië, Chili, Thailand, Vietnam, Azerbeidzjan, Polen, Georgië, Wit-Rusland en andere landen zijn van plan voor het eerst kerncentrales in gebruik te nemen.

Verdere ontwikkeling van kernenergie is gepland door Rusland, dat voorziet in de bouw van kerncentrales met een capaciteit van 40 miljoen kW tegen 2030. In Oekraïne is het de bedoeling om, in overeenstemming met de energiestrategie van Oekraïne voor de periode tot 2030, de opwekking van kerncentrales te verhogen tot 219 miljard kWh, terwijl deze op het niveau van 50% van de totale productie wordt gehouden, en om de capaciteit van kerncentrales met bijna 2 keer vergroten tot 29,5 miljoen kW, met een geïnstalleerde capaciteitsbenuttingsfactor (ICUF) van 85%, onder meer door de ingebruikname van nieuwe eenheden met een capaciteit van 1-1,5 miljoen kW en de verlenging van de levensduur van bestaande kerncentrales (in 2006 bedroeg de capaciteit van kerncentrales in Oekraïne 13,8 miljoen kW met de opwekking van 90,2 miljard kWh elektriciteit, of ongeveer 48,7% van de totale opwekking).

De lopende werkzaamheden in veel landen aan de verdere verbetering van thermische en snelle neutronenreactoren zullen het mogelijk maken om hun betrouwbaarheid, economische efficiëntie en milieuveiligheid verder te verbeteren. Tegelijkertijd is internationale samenwerking van groot belang. Zo kan bij de toekomstige uitvoering van het internationale project GT MSR (gasturbine modulaire zonnegekoelde reactor), dat wordt gekenmerkt door een hoog niveau van veiligheid en concurrentievermogen, minimalisering van radioactief afval, de efficiëntie toenemen. tot 50%.

Wijdverbreid gebruik in de toekomst van een tweecomponentenstructuur van kernenergie, met inbegrip van kerncentrales met thermische neutronenreactoren en met snelle neutronenreactoren die nucleaire brandstof reproduceren, zal de efficiëntie van het gebruik van natuurlijk uranium verhogen en de ophoping van radioactief afval verminderen .

Opgemerkt moet worden dat de belangrijkste rol in de ontwikkeling van kernenergie van de nucleaire brandstofcyclus (NFC), die in feite de ruggengraat is, is. Dit komt door de volgende omstandigheden:

  • De splijtstofcyclus moet worden voorzien van alle noodzakelijke structurele, technologische en ontwerpoplossingen voor een veilige en efficiënte werking;
  • NFC is een voorwaarde voor maatschappelijke aanvaardbaarheid en economische efficiëntie van kernenergie en het brede gebruik ervan;
  • De ontwikkeling van de splijtstofcyclus zal ertoe leiden dat de taken, namelijk het waarborgen van het vereiste veiligheidsniveau van kerncentrales die elektriciteit opwekken, moeten worden gecombineerd en het minimaliseren van de risico's die gepaard gaan met de productie van splijtstof, met inbegrip van uraniumwinning, transport, verwerking van verbruikte splijtstof (SNF) en berging van radioactief afval (een uniform systeem van veiligheidseisen);
  • een sterke toename van de productie en het gebruik van uranium (de beginfase van de NFC) leidt tot een toename van het risico dat natuurlijke langlevende radionucliden in het milieu terechtkomen, wat een verhoging van de brandstofefficiëntie vereist, een vermindering van de hoeveelheid afval en het sluiten van de brandstofkringloop.

De economische efficiëntie van de werking van kerncentrales hangt rechtstreeks af van de brandstofcyclus, inclusief de vermindering van de tijd voor het tanken van brandstof, de verbetering van de prestaties van brandstofassemblages (FA). Daarom zijn de verdere ontwikkeling en verbetering van de splijtstofkringloop met een hoge splijtstofbenuttingsfactor en het creëren van een afvalarme gesloten splijtstofkringloop van groot belang.

De energiestrategie van Oekraïne voorziet in de ontwikkeling van de nationale brandstofcyclus. Zo zou de uraniumwinning moeten toenemen van 0,8 duizend ton tot 6,4 duizend ton in 2030, de binnenlandse productie van zirkonium, zirkoniumlegeringen en componenten voor brandstofassemblages zal verder worden ontwikkeld en in de toekomst zal ook de totstandbrenging van een gesloten brandstofkringloop als deelname aan internationale samenwerking voor de productie van splijtstof. De zakelijke deelname van Oekraïne wordt overwogen bij het creëren van capaciteit voor de productie van splijtstofassemblages voor VVER-reactoren en bij de oprichting van het Internationaal Centrum voor Uraniumverrijking in Rusland, de toetreding van Oekraïne tot de International Nuclear Fuel Bank, voorgesteld door de Verenigde Staten.

De beschikbaarheid van brandstof voor kernenergie is van het grootste belang voor de vooruitzichten voor de ontwikkeling ervan. De huidige vraag naar natuurlijk uranium in de wereld is ongeveer 60 duizend ton, met totale reserves van ongeveer 16 miljoen ton.

In de 21ste eeuw de rol van kernenergie bij het verzekeren van de groeiende elektriciteitsproductie in de wereld met behulp van meer geavanceerde technologieën zal sterk toenemen. Kernenergie heeft op termijn nog geen serieuze concurrent. Om de ontwikkeling ervan op grote schaal door te voeren, moet het, zoals eerder vermeld, de volgende eigenschappen hebben: hoog rendement, hulpbronnen, energieredundantie, veiligheid en aanvaardbaarheid van de impact op het milieu. Aan de eerste drie eisen kan worden voldaan met een tweecomponenten kernenergiestructuur bestaande uit thermische en snelle reactoren. Met een dergelijke structuur is het mogelijk om de efficiëntie van het gebruik van natuurlijk uranium aanzienlijk te verhogen, de productie ervan te verminderen en het niveau van radon dat de biosfeer binnenkomt te beperken. Manieren om het vereiste veiligheidsniveau te bereiken en de kapitaalkosten te verlagen voor beide typen reactoren zijn al bekend, tijd en geld zijn nodig om ze te implementeren. Tegen de tijd dat de samenleving de noodzaak van verdere ontwikkeling van kernenergie inziet, zal de technologie van een tweecomponentenstructuur daadwerkelijk worden voorbereid, hoewel er nog veel moet worden gedaan op het gebied van optimalisatie van kerncentrales en de structuur van de industrie, inclusief brandstof fietsondernemingen.

De mate van milieu-impact wordt voornamelijk bepaald door de hoeveelheid radionucliden in de splijtstofcyclus (uranium, plutonium) en in opslag (Np, Am, Cm, splijtingsproducten).

Het risico van blootstelling aan kortlevende isotopen, zoals 1 1 I en 9 0 Sr, l 7 Cs, kan tot een acceptabel niveau worden teruggebracht door de veiligheid van kerncentrales, opslagfaciliteiten en splijtstofkringloopbedrijven te verbeteren. De aanvaardbaarheid van een dergelijk risico kan in de praktijk worden aangetoond. Maar het is moeilijk te bewijzen en onmogelijk om de betrouwbaarheid van het begraven van langlevende actiniden en splijtingsproducten gedurende miljoenen jaren aan te tonen.

Ongetwijfeld kan men niet weigeren te zoeken naar manieren om radioactief afval betrouwbaar op te ruimen, maar het is noodzakelijk om de mogelijkheid te ontwikkelen om actiniden te gebruiken voor energieproductie, d.w.z. sluiting van de splijtstofkringloop, niet alleen voor uranium en plutonium, maar ook voor actiniden (Np, Am, Cm, enz.). Transmutatie van gevaarlijke langlevende splijtingsproducten in een systeem van thermische neutronenreactoren zal de structuur van kernenergietechniek bemoeilijken vanwege aanvullende technologische processen voor de productie en verwerking van splijtstof of het aantal typen kerncentrales vergroten. De introductie van Np, Am, Cm, andere actiniden en splijtingsproducten in reactorbrandstof zal het ontwerp ervan bemoeilijken, de ontwikkeling van nieuwe soorten splijtstof vereisen en een negatief effect hebben op de veiligheid.

In dit verband wordt de mogelijkheid overwogen om een ​​driecomponentenstructuur van kernenergietechniek te creëren, bestaande uit thermische en snelle reactoren en reactoren voor het verbranden van Np, Am, Cm en andere actiniden en transmutatie van sommige splijtingsproducten.

De belangrijkste problemen zijn de verwerking en berging van radioactief afval, dat kan worden omgezet in splijtstof.

In de eerste helft van de 21e eeuw zal de mensheid een wetenschappelijke en technische doorbraak moeten maken op weg naar de ontwikkeling van nieuwe soorten energie, waaronder elektronucleaire energie met behulp van geladen deeltjesversnellers, en op de lange termijn thermonucleaire energie, die internationale samenwerking vereist.


De kerncentrale van Tianwan is de grootste in termen van eenheidscapaciteit van elektriciteitscentrales van alle kerncentrales die momenteel in aanbouw zijn in China. Het masterplan voorziet in de mogelijkheid om vier elektriciteitscentrales te bouwen met elk een vermogen van 1000 MW. Het station ligt tussen Peking en Shanghai aan de kust van de Gele Zee. De bouwwerkzaamheden op de site begonnen in 1998. De eerste krachtbron van de kerncentrale met een watergekoelde vermogensreactor VVER-1000/428 en een turbine K-1000-60/3000, gelanceerd in mei 2006, werd op 2 juni 2007 in gebruik genomen en de tweede zelfde eenheid op 12 september 2007 in gebruik genomen. Op dit moment draaien beide power units van de kerncentrale stabiel op 100% capaciteit en leveren ze elektriciteit aan de Chinese provincie Jiangsu. Het is de bedoeling om de derde en vierde krachtcentrale van de kerncentrale van Tianwan te bouwen.