Обнинская аэс

Детали и реакторы Запорожской АЭС

«Завод состоит из шести блоков водяного реактора под давлением (PWR)».

Запорожская атомная энергетическая установка расположена на участке 104,7 га на берегах Каховского водохранилища.

Степная зона Украины была выбрана из-за имеющейся инфраструктуры на близлежащей Запорожской тепловой электростанции с землей, непригодной для сельского хозяйства и ее расстоянием от других территорий.

Каждый генерирующий блок установки состоит из реактора ВВЭР-1000 / В-320, паровой турбины К-1000-60 / 1500-2 и генератора TWW-1000-4.

Советские ВВЭР-1000 представляют собой реакторы с водой под давлением, предназначенные для эксплуатации в течение 30 лет.

Атомная электростанция и ее устройство:

Атомная электростанция (АЭС) – это ядерная установка, назначением которой является выработка электрической энергии.

Атомная электростанция (АЭС) – это ядерная установка для производства электрической энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определенной проектом территории, на которой для осуществления этой цели используется ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимыми работниками (персоналом).

Отличие АЭС от иных видов электростанций заключается в том, что ее конструкция включает в себя ядерный реактор, являющийся ее основным компонентом. В качестве топлива в ней применяется уран-235.

АЭС располагается на территории нескольких зданий, в которых размещается комплекс сооружений, систем и оборудования, требуемых для обеспечения ее работы.

В главном корпусе АЭС находится реакторный зал, в котором располагаются:

– реактор,

– специальный бассейн, служащий для выдержки ядерного топлива,

– машина для выполнения перегрузок топлива (перегрузочная машина).

Работа этого оборудования контролируется персоналом – операторами, использующими в этих целях блочный щит управления.

Ключевой элемент реактора – зона, располагающаяся в бетонной шахте. В нем также предусмотрена система, обеспечивающая управление и защитные функции; с ее помощью можно выбирать режим, в котором должна проходить управляемая цепная реакция деления. Система обеспечивает и аварийную защиту, что позволяет оперативно прекратить реакцию в случае возникновения внештатной ситуации.

Во втором здании АЭС находится турбинный зал, в котором располагаются турбина и парогенераторы. Кроме того, имеется корпус, в котором перегружается ядерное топливо и хранится отработанное ядерное топливо в специально предусмотренных бассейнах.

На территории атомной станции располагаются конденсаторы, а также градирни, охладительный пруд и брызгальный бассейн, представляющие собой компоненты оборотной системы охлаждения. Градирнями называются башни, выполненные из бетона и по форме напоминающие усеченный конус; в качестве пруда может служить естественный или искусственный водоем. АЭС оборудована высоковольтными линиями электропередач, простирающимися за границы ее территории.

Строительство первой в мире атомной электростанции было начато в 1950 году в России и завершено четыре года спустя. Для осуществления проекта была выбрана территория неподалеку от пос. Обнинского (Калужская область).

Однако впервые вырабатывать электроэнергию начали в Соединенных Штатах Америки в 1951 году; первый успешный случай ее получения был зафиксирован в штате Айдахо.

В сфере производства электроэнергии лидируют США, где ежегодно вырабатывается более 788 млрд кВт/ч. В список лидеров по объемам выработки также входят Франция, Япония, Германия и Россия.

Башкирский проект стоимостью $800 млн

В 1980 году по решению правительства СССР стартовало строительство Башкирской атомной электростанции с начальной мощностью в 4 ГВт и возможностью её наращивания до 6 ГВт. Одновременно строился город-спутник Агидель. По проекту, аналогичному башкирскому, создавалась действующая Балаковская АЭС, в ходе возведения которой был отработан принцип поточного строительства. На площадке в Краснокамском районе Башкирии планировалось установить четыре реактора ВВЭР-1000 с их последовательным запуском по мере возведения станции.

Строительство города Агидель

Место для станции было выбрано по ряду критериев, первоочередными из которых являлись наличие стабильного источника воды, соответствующие геологические условия, ветровой режим и доступность района для транспорта. К 1990 году началось строительство машинного зала энергоблока № 1 и реакторного отделения. Велись работы по возведению второго блока.

Готовность АЭС была высокой — необходимая инфраструктура была подготовлена в полном объёме — построен городок, налажена работа вспомогательных служб, появилась пускорезервная котельная. Поскольку топливо для станции к моменту остановки строительства не завозили, объект был полностью безопасен в радиационном отношении. Затраты же достигли $800 млн.

В том же году республиканские власти приняли решение прекратить реализацию проекта, поскольку, по заявлениям экологических служб, он являлся устаревшим и не учитывал возможное воздействие станции на окружающую среду. Также упоминалось о недопустимой сейсмоактивности в зоне АЭС, однако позже это было опровергнуто в результате дополнительного обследования. В 1993 году было остановлено строительство обоих реакторов. Возможно, обеспокоенность была оправданной. Напомним, Пронедра писали ранее, что угрозы аварий существуют на любой атомной станции.

Тем не менее, всего пять лет спустя парламентарии Башкортостана отменили запрет на реализацию проекта, в 2001 году на уровне правительства России было принято решение о возобновлении строительства. По выводам экспертов, башкирская площадка представляется наиболее перспективной в сравнении с остальными недостроенными АЭС. Подготовленная инфраструктура позволит застройщику сократить расходы на 20% — в пределах $200 млн.

Кабмин страны согласовал стратегию развития атомной энергетики на первую половину 21-го века, в соответствии с которой в Агидели всё же будет возведена АЭС. Станцию оснастят двумя реакторами ВВЭР-1200 совокупной мощностью 2,4 ГВт, однако место для их строительства сместится на 200 метров относительно зоны станции устаревшего проекта. Уже построенные сооружения будут выполнять роль вспомогательных. По данным «Росатома», строительство продолжится после 2020 года, поскольку до этого срока начинать работы нецелесообразно экономически. Первый блок планируется запустить в 2021 году, второй — в 2026 году.

Проблемы, с которыми сталкивается атомная индустрия

1. Сопротивление со стороны экологических групп

Международные экологические организации, такие как «Гринпис», неоднократно заявляли о своем несогласии со строительством новых ядерных мощностей, а также с продлением срока службы стареющих АЭС, ссылаясь на снижение уровня безопасности реакторов по истечении срока их эксплуатации. В мире существует более 30 неправительственных организаций, в повестку дня которых входит поэтапный отказ от ядерной энергии. Их противодействие новым мощностям может напрямую повлиять на ввод новых станций. Кроме того, их несогласие с продлением срока службы может привести к тому, что операторы скептически отнесутся к будущему своих АЭС после их проектного возраста и возврату инвестиций, если продление срока службы не будет одобрено после первоначального срока службы. Многие из этих НГО имеют специальные группы, изучающие негативные аспекты продления срока службы реакторов. Они утверждают, что модернизированные старые реакторы имеют повышенный риск нарушений безопасности и повышают вероятность аварий. Операторы и инвесторы сочтут развитие проектов по атомной генерации менее привлекательными, если будет большая вероятность того, что АЭС будет разрешено работать только в течение ее проектного срока службы и если продление срока службы будет маловероятно.

2. Планы поэтапного отказа в Европе

После катастрофы на Фукусиме в Японии несколько правительств пересмотрели свою ядерно-энергетическую стратегию. Несколько европейских стран решили полностью остановить новые проекты, которые еще не начали строительство, в то время как некоторые планировали как запретить новые, так и вывести из эксплуатации старые АЭС. Германия, Швейцария, Бельгия и Тайвань обладают значительными ядерными мощностями, но планируют отключить все реакторы до 2030 года. В целях поэтапного отказа от ядерной энергетики  эти страны отказывают в продлении лицензии энергоблокам АЭС, срок эксплуатации которых истекает, и в конечном итоге их отключают. Таким образом, экономика этих АЭС не нарушается, и, хотя реакторы работают до истечения срока действия их лицензий, другие технологии в конечном итоге занимают их место и их потенциальный рынок. Это оказывает серьезное влияние на рынок атомной энергии, делая его почти не существующим в ближайшие несколько лет в странах с такими планами.

3. Пандемия COVID-19 

Пандемия COVID-19 до сих пор не оказала негативного влияния на рынок атомной энергии ни в одной стране. В марте было приостановлено лишь очень небольшое количество строительных проектов, но в конечном итоге там возобновились работы с немного меньшей по количеству рабочей силой. Тем не менее, общий спрос на электроэнергию сократился почти в каждой стране мира. Если падение спроса продолжится или если он не будет существенно восстановлен, то в каждой такой стране будет сокращена эксплуатация нескольких электростанций. Соответственно, некоторые АЭС также может потребоваться временно отключить. Реакторы, которые в настоящее время находятся в стадии строительства и должны быть введены в эксплуатацию в конце 2020 года или в начале 2021 года, также могут быть затронуты отсутствием спроса на электроэнергию. Это может привести к задержкам при вводе в эксплуатацию.

Российская плавучая АЭС «Академик Ломоносов»

Конструкция Кольской АЭС

Станция имеет четыре энергоблока, каждый энергоблок имеет реактор типа ВВЭР-440, турбину К-220-44-3 Харьковского Турбинного Завода и генератор типа ТВВ-220-2АУ3 производства Санкт-Петербургского завода Электросила.

Мощность Кольской АЭС составляет 5500 МВт, что соответствует установленной электрической мощности 1760 МВт.

По организационной структуре КАЭС можно разделить на две части. В первую часть входит блок 1 и блок 2, во вторую блок 3 и блок 4.

Они имеют отличия в конструкции реакторных установок, установки ВВЭР-440 проекта В-230  размещены в блоках 1 и 2, а установки проекта В-213 в блоках 3 и 4.

В период с 1991 по 2005 г. на 1-й очереди была проведена большая реконструкция оборудования, что позволило привести её в соответствие с новыми требованиями ПЯБ (правил ядерной безопасности) и продлить срок эксплуатации на 15 лет.

В 2006 г. введён в действие комплекс по переработке жидких радиоактивных отходов (КП ЖРО).

В 2007 г. начаты работы по реконструкции блоков № 3,4.

Несчастный случай на Кольской АЭС

2 февраля 1993 года

Из-за  штормового ветра произошло отключение всех отходящих от КАЭС линий электропередач, станция была обесточена, произошло срабатывание аварийных защит на всех реакторных установках АЭС и перевод реакторов в подкритичное состояние.

Расхолаживание реакторных установок блоков 3 и 4 произошло за счет электропитания от резервных дизельгенераторов. Резервные дизельгенераторы блоков 1 и 2 из-за проектной ошибки не подключились к электропотребителям системы расхолаживания.

Расхолаживание реакторных установок блоков 1 и 2 осуществлялось за счет естественной циркуляции, которая обеспечивает длительный отвод тепловыделений активной зоны реактора, соответствующих 10% мощности, что на порядок выше имевшегося уровня остаточных тепловыделений.

По официальным данным Годового отчета о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (ФС ЭТАН), в 2006 году на Кольской АЭС произошло 4 нарушения в работе, подлежащие учету в соответствии с Положением о порядке расследования и учета нарушений в работе атомных станций, в том числе 3 нарушения  со срабатыванием аварийной защиты и одно, связанное с отказом в оборудовании систем безопасности.

По мнению ФС ЭТАН, наибольшее количество нарушений в работе АЭС «вызвано коренными причинами проектирования, недостатками управления и недостатками в организации эксплуатации».

По данным Федеральной Службы наиболее важными проблемами безопасности атомных станций с реакторами ВВЭР являются: высокая степень заполнения хранилищ радиоактивных отходов (Кольская – заполнение хранилища жидких радиоактивных отходов на 79% – всего накоплено более 6600 тонн отходов) и «отсутствие решения о долговременном хранении кондиционированных радиоактивных отходов».

По данным отчета, в 2006 году Кольская АЭС выбросила в атмосферу значительное количество опасных радионуклидов – Цезия-137 – 8,2 Мегабеккерель, Кобальта-60 – 80,5 Мегабеккерель, Йода-131 – 18,8 Мегабеккерель, инертных радиоактивных газов (Криптон-85 и др.) – 700 Мегабеккерель. Данные по выбросам трития отсутствуют.

В 2010 году

На Кольской АЭС произошел взрыв трансформатора. Взрыв был такой огромной силы, что в клочья разнесло механизм, осколки разлетались на расстояние до 80 метров, повредив и другое оборудование, находящееся вблизи от места аварии.

По словам атомщиков в результате этой аварии пришлось отключить две турбины и снизить мощность станции на 50%.

Предыстория

28 сентября 1942 года Госкомитет обороны СССР утвердил создание специальной ядерной лаборатории в Академии наук, а также принял решение разрешить производство урана. С 2005 года эта дата отмечается как День ядерной науки.

Российская атомная промышленность относится к 1940-м годам, когда она имела стратегическое значение – главным образом потому, что ее соперники пытались создать ядерное оружие.

После окончания ВОВ государство активизировало исследования и финансировало инициативу по созданию подобного оружия в СССР.

20 августа 1945 года специальный комитет начал исследования, посвященные урановому проекту. Главой Комитета стал Лаврентий Берия.

Это событие стало поворотным моментом. На следующий год развернули обширную программу.

Проект контролировал Игорь Курчатов, также известный как отец атомной бомбы и пионер ядерной энергии для гражданского использования.

Новая программа позволила использовать ядерную энергию в различных секторах экономики, таких как транспорт и энергетика.

Это был рассвет новой российской ядерной эры. В последующие десятилетия у нее были максимумы и минимумы, среди которых  Чернобыльская катастрофа.

Российские ученые-ядерщики работали над крупномасштабными проектами, производя технологические достижения и превращая ядерный сектор в одну из самых успешных частей экономики.

Первая электростанция в мире

Самая первая центральная электростанция, the Pearl Street, была сдана в эксплуатацию 4 сентября 1882 года в Нью-Йорке.

Станция была построена при поддержке Edison Illuminating Company, которую возглавлял Томас Эдисон.

На ней были установлены несколько генераторов Эдисона общей мощностью свыше 500 кВт.

Станция снабжала электроэнергией целый район Нью-Йорка площадью около 2,5 квадратных километров.

Станция сгорела дотла в 1890году, сохранилась только одна динамо-машина, которая сейчас находится в музее the Greenfield Village, Мичиган.

30 сентября 1882 года заработала первая гидроэлектростанция the Vulcan Street в штате Висконсин. Автором проекта был Г.Д. Роджерс, глава компании the Appleton Paper & Pulp.

На станции был установлен генератор с мощностью приблизительно 12.5 кВт. Электричества хватало на дом Роджерса и на две его бумажные фабрики.

Электростанция Gloucester Road. Брайтон был одним из первых городов в Великобритании с непрерывным электроснабжением.

В 1882 году Роберт Хаммонд основал компанию Hammond Electric Light , а 27 февраля 1882 года он открыл электростанцию Gloucester Road.

Станция состояла из динамо щетки, которая использовалась, чтобы привести в действие шестнадцать дуговых ламп.

В 1885 году электростанция Gloucester была куплена компанией Brighton Electric Light. Позже на этой территории была построена новая станция, состоящая из трех динамо щеток с 40 лампами.

Электростанция Зимнего дворца

В 1886 году в одном из внутренних дворов Нового Эрмитажа была построена электростанция.

Автором проекта выступил техник дворцового управления Василий Леонтьевич Пашков.

Электростанция была крупнейшей во всей Европе, не только на момент постройки, но и на протяжении последующих 15 лет.

Ранее для освещения Зимнего дворца использовались свечи, с 1861 года начали использовать газовые светильники. Так как электролампы имели большее преимущество, были начаты разработки по внедрению электроосвещения.

Прежде чем здание было полностью переведено на электричество, освещении при помощи ламп использовали для освещения дворцовых зал во время рождественских и новогодних праздников 1885 года.

9 ноября 1885 года, проект строительства «фабрики электричества» был одобрен императором Александром III. Проект включал электрификацию Зимнего дворца, зданий Эрмитажа, дворовой и прилегающей территории в течение трех лет до 1888 года.

Была необходимость исключить возможность вибрации здания от работы паровых машин, размещение электростанции предусмотрели в отдельном павильоне из стекла и металла. Его разместили во втором дворе Эрмитажа, с тех пор называемом «Электрическим».

Как выглядела станция

Здание станции занимало площадь 630 м², состояло из машинного отделения с 6 котлами, 4 паровыми машинами и 2 локомобилями и помещения с 36 электрическими динамо-машинами. Общая мощность достигала 445 л.с.

Было предложено три режима освещения:

• полное (праздничное) включать пять раз в году (4888 ламп накаливания и 10 свечей Яблочкова);
• рабочее – 230 ламп накаливания;
• дежурное (ночное) – 304 лампы накаливания.
  Станция потребляла около 30 тыс. пудов (520 т) угля в год.

На чем работает атомная станция

Основным элементом, на котором работают атомные станции, является уран-235, который загружается в реактор в специальных картриджах, которые называются тепловыделяющими элементами (ТВЭЛ). В одном реакторе их может быть несколько десятков и даже сотен.

ТВЭЛ доставляют к реактору на специальных платформах, а загружают их в него краном. Этот же кран участвовал в строительстве станции и погружал в специальную капсулу сам реактор.

В год средний реактор использует около десяти килограмм топлива. Именно такой небольшой объем выделяет то количество энергии, которое и производит станция. Если говорить о производительности ядерного топлива, можно сказать, что один грамм урана-235 позволяет получить столько же энергии, сколько от сжигания топлива произведенного из двух тонн нефти. В итоге, всего десять килограмм топлива являются эквивалентом примерно семисот цистерн нефти.

Это только 15 цистерн, а аналогом 10 кг ядерного топлива является почти 700 цистерн.

История

На конец 1991 года в Российской Федерации функционировало 28 энергоблоков общей номинальной мощностью 20 242 МВт, без учёта Обнинской и Сибирской АЭС, а также без ректоров ВК-50 и БОР-60 в НИИАР г. Димитровград.

С 1991 года по 2015 год к сети было подключено 7 новых энергоблоков общей номинальной мощностью 6 964 МВт: 4-й блок на Балаковской АЭС (1993), 3-й и 4-й блоки на Калининской АЭС (2004 и 2011), 1-, 2- и 3-й блоки на Ростовской АЭС (2001, 2010 и 2014), 4-й блок Белоярской АЭС (2015).

В 2002 году была выведена из эксплуатации первая в мире АЭС — Обнинская. Был заглушен её единственный реактор мощностью 6 МВт.

В 2008 году была закрыта Сибирская АЭС.

На конец 2015 года в стадии строительства находятся 6 энергоблоков, не считая двух блоков Плавучей атомной электростанции малой мощности.

В 2007 году федеральные власти инициировали создание единого государственного холдинга «Атомэнергопром» объединяющего компании Росэнергоатом, ТВЭЛ, Техснабэкспорт и Атомстройэкспорт. 100 % акций ОАО «Атомэнергопром» передавалось одновременно созданной Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом».

На начало 2010 года за Россией было 16 % на рынке услуг по строительству и эксплуатации АЭС в мире. Согласно исследованию РБК от июля 2010 года, на сегодня «Атомстройэкспорт», основным акционером которого является государственная корпорация Росатом, сохраняет за собой 20 % мирового рынка строительства АЭС. Эта доля может увеличиться до 25 %. По данным на март 2010 года, Росатом строит 10 атомных энергоблоков в России и 5 за рубежом.

В России построено 10 АЭС, на которых эксплуатируется 31 энергоблок. С 1991 года в строй было введено 3 новых блока. На начало 2006 года в стадии строительства находились ещё три. В 2007 году российские АЭС выработали 160 млрд кВт•ч электроэнергии, что составило 15,7 % от общей выработки в стране. Свыше 4 % электроэнергии, производимой в европейской части России и на Урале, приходится на АЭС. В 2009 г. прирост производства урана составил 25 % в сравнении с 2008 г. После запуска энергоблока Волгодонской АЭС в 2010 году, Путин озвучил планы доведения атомной генерации в общем энергобалансе России с 16 % до 20-30 %.

Сейчас Росатому принадлежит 40 % мирового рынка услуг по обогащению урана и 17 % рынка по поставке ядерного топлива для АЭС. Россия имеет крупные комплексные контракты в области атомной энергетики с Индией, Бангладеш,Арменией, Венесуэлой, Китаем, Вьетнамом, Ираном, Турцией, Болгарией, Белоруссией и с рядом стран Центральной Европы. Вероятны комплексные контракты в проектировании, строительстве атомных энергоблоков, а также в поставках топлива с Аргентиной, Нигерией, Казахстаном, Украиной, Катаром. Ведутся переговоры о совместных проектах по разработке урановых месторождений с Монголией

В России существует большая национальная программа по развитию ядерной энергетики, включающей строительство 28 ядерных реакторов в ближайшие годы, в дополнение к 30, уже построенным в советский период. Так, ввод первого и второго энергоблоков Нововоронежской АЭС-2 должен состояться в 2013—2015гг.

Федеральным агентством по атомной энергии России ведётся не имеющий аналогов в мире проект по созданию уникальных плавучих атомных электростанций малой мощности. В 2010 году замглавы концерна «Росэнергоатом» заявил, что работы по строительству первого экземпляра идут по графику. Готовность станции — конец 2012 года, выход на эксплуатацию — в 2013 году.

Запорожское сухое хранилище отходов

После распада СССР отработанное топливо больше не могло перевозиться в Россию, а нехватка свободного пространства в охлаждающих бассейнах требовала на площадке хранилища сухого топлива (SFDSF).

Запорожская – первая украинская АЭС с реакторами типа ВВЭР, включающая SFDSF.

Отработанное ядерное топливо из реакторов хранится в охлаждающих бассейнах в течение четырех-пяти лет, пока их остаточная энергия и радиоактивность не уменьшатся. Затем оно передается в SFDSF.

Система хранения вмещает более 9 000 отработавших топливных сборок в 380 вентилируемых контейнерах для хранения. Объект начал работу в августе 2004 года, и на нем уже установлены 80 бочек.

Принцип действия ядерного реактора

В активной зоне реактора располагаются тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ) – ядерное топливо.

Они собраны в кассеты, включающие в себя по несколько десятков ТВЭЛов. По каналам через каждую кассету протекает теплоноситель.

ТВЭЛы регулируют мощность реактора. Ядерная реакция возможна только при определённой (критической) массе топливного стержня.

Масса каждого стержня в отдельности ниже критической. Реакция начинается, когда все стержни находятся в активной зоне. Погружая и извлекая топливные стержни, реакцией можно управлять.

Итак, при превышении критической массы топливные радиоактивные элементы, выбрасывают нейтроны, которые сталкиваются с атомами.

В результате образуется нестабильный изотоп, который сразу же распадается, выделяя энергию, в виде гамма излучения и тепла.

Частицы, сталкиваясь, сообщают кинетическую энергию друг другу, и количество распадов в геометрической прогрессии увеличивается.

Это и есть цепная реакция — принцип работы ядерного реактора. Без управления она происходит молниеносно, что приводит к взрыву. Но в ядерном реакторе процесс находится под контролем.

Таким образом, в активной зоне выделяется тепловая энергия, которая передаётся воде, омывающей эту зону (первый контур).

Здесь температура воды 250-300 градусов. Далее вода отдаёт тепло второму контуру, после этого – на лопатки турбин, вырабатывающих энергию.

Преобразование ядерной энергии в электрическую можно представить схематично:

• Внутренняя энергия уранового ядра
• Кинетическая энергия осколков распавшихся ядер и освободившихся нейтронов
• Внутренняя энергия воды и пара
• Кинетическая энергия воды и пара
• Кинетическая энергия роторов турбины и генератора
• Электрическая энергия

Активная зона реактора состоит из сотен кассет, объединенных металлической оболочкой. Эта оболочка играет также роль отражателя нейтронов.

Среди кассет вставлены управляющие стержни для регулировки скорости реакции и стержни аварийной защиты реактора.

Далее, вокруг отражателя устанавливается теплоизоляция. Поверх теплоизоляции находится защитная оболочка из бетона, которая задерживает радиоактивные вещества и не пропускает их в окружающее пространство.