In het midden van de twintigste eeuw werkten de knapste koppen van de mensheid hard aan twee taken tegelijk: aan het maken van een atoombom en ook aan het gebruik van de energie van het atoom voor vreedzame doeleinden. Zo ontstonden de eerste kerncentrales ter wereld. Wat is het werkingsprincipe van een kerncentrale? En waar ter wereld staan de grootste van deze energiecentrales?
Geschiedenis en kenmerken van kernenergie
"Energie is het hoofd van alles" - dit is hoe je een bekend spreekwoord kunt parafraseren, gezien de objectieve realiteit van de 21e eeuw. Met elke nieuwe ronde van technologische vooruitgang heeft de mensheid er steeds meer van nodig. Tegenwoordig wordt de energie van het "vreedzame atoom" actief gebruikt in de economie en productie, en niet alleen in de energiesector.
Elektriciteit opgewekt door zogenaamde kerncentrales (die werken volgens een heel eenvoudig principe) wordt veel gebruikt in de industrie, ruimteverkenning, geneeskunde en landbouw.
Kernenergie is een tak van de zware industrie die warmte en elektriciteit ha alt uit de kinetische energie van het atoom.
Wanneer zijn ze verschenende eerste kerncentrales? Sovjetwetenschappers bestudeerden het werkingsprincipe van dergelijke energiecentrales in de jaren 40. Trouwens, parallel hebben ze ook de eerste atoombom uitgevonden. Het atoom was dus zowel "vreedzaam" als dodelijk.
In 1948 suggereerde I. V. Kurchatov dat de Sovjetregering zou beginnen met het uitvoeren van directe werkzaamheden voor de winning van atoomenergie. Twee jaar later, in de Sovjet-Unie (in de stad Obninsk, regio Kaluga), begon de bouw van de allereerste kerncentrale op aarde.
Het werkingsprincipe van alle kerncentrales is vergelijkbaar en het is helemaal niet moeilijk om het te begrijpen. Dit wordt verder besproken.
NPP: werkingsprincipe (foto en beschrijving)
Het werk van een kerncentrale is gebaseerd op een krachtige reactie die optreedt tijdens de splitsing van de kern van een atoom. Meestal zijn uranium-235 of plutoniumatomen bij dit proces betrokken. De kern van atomen verdeelt het neutron dat ze van buitenaf binnenkomt. In dit geval worden nieuwe neutronen geproduceerd, evenals splijtingsfragmenten, die een enorme kinetische energie hebben. Alleen deze energie is het belangrijkste en belangrijkste product van elke kerncentrale
Zo kun je het werkingsprincipe van een kerncentralereactor beschrijven. Op de volgende foto kun je zien hoe het er van binnen uitziet.
Er zijn drie hoofdtypen kernreactoren:
- hoogvermogenkanaalreactor (afgekort als RBMK);
- drukwaterreactor (VVER);
- snelle neutronenreactor (FN).
Afzonderlijk is het de moeite waard om het werkingsprincipe van kerncentrales als geheel te beschrijven. Hoe het werkt wordt besproken.in het volgende artikel.
NPP-werkingsprincipe (diagram)
Kerncentrale werkt onder bepaalde voorwaarden en in strikt gedefinieerde modi. Naast een kernreactor (een of meer) omvat de structuur van een kerncentrale ook andere systemen, speciale voorzieningen en hooggekwalificeerd personeel. Wat is het werkingsprincipe van kerncentrales? Het kan als volgt kort worden beschreven.
Het belangrijkste element van elke kerncentrale is een kernreactor, waarin alle hoofdprocessen plaatsvinden. Over wat er in de reactor gebeurt, schreven we in de vorige paragraaf. Kernbrandstof (meestal uranium) in de vorm van kleine zwarte pellets wordt in deze enorme ketel gevoerd.
De energie die vrijkomt bij de reacties die plaatsvinden in een kernreactor, wordt omgezet in warmte en overgedragen aan het koelmiddel (meestal water). Opgemerkt moet worden dat tijdens dit proces de koelvloeistof ook een bepaalde dosis straling ontvangt.
Verder wordt de warmte van het koelmiddel overgebracht naar gewoon water (via speciale apparaten - warmtewisselaars), dat daardoor kookt. De resulterende waterdamp drijft de turbine aan. Op deze laatste is een generator aangesloten die elektrische energie opwekt.
Dus, volgens het werkingsprincipe van een kerncentrale, is dit dezelfde thermische centrale. Het enige verschil is hoe de stoom wordt geproduceerd.
Geografie van kernenergie
De top vijf van landen in de productie van kernenergie is als volgt:
- VS.
- Frankrijk.
- Japan.
- Rusland.
- Zuid-Korea.
Tegelijkertijd produceren de Verenigde Staten van Amerika, met een jaarlijkse productie van ongeveer 864 miljard kWh, tot 20% van de elektriciteit in de wereld.
In totaal exploiteren 31 staten in de wereld kerncentrales. Van alle continenten van de planeet zijn er slechts twee (Antarctica en Australië) volledig vrij van kernenergie.
Vandaag zijn er 388 kernreactoren actief in de wereld. Het is waar dat 45 van hen al anderhalf jaar geen elektriciteit hebben opgewekt. De meeste kernreactoren bevinden zich in Japan en de Verenigde Staten. Hun volledige geografie wordt weergegeven op de volgende kaart. Landen met werkende kernreactoren zijn groen gemarkeerd, hun totale aantal in een bepaalde staat wordt ook aangegeven.
Ontwikkeling van kernenergie in verschillende landen
Over het algemeen is er vanaf 2014 sprake van een algemene achteruitgang in de ontwikkeling van kernenergie. De leiders in de bouw van nieuwe kernreactoren zijn drie landen: Rusland, India en China. Bovendien is een aantal staten die geen kerncentrales hebben van plan deze in de nabije toekomst te bouwen. Deze omvatten Kazachstan, Mongolië, Indonesië, Saoedi-Arabië en een aantal Noord-Afrikaanse landen.
Aan de andere kant is een aantal staten begonnen met een geleidelijke vermindering van het aantal kerncentrales. Deze omvatten Duitsland, België en Zwitserland. En in sommige landen (Italië, Oostenrijk, Denemarken, Uruguay) is kernenergie wettelijk verboden.
Belangrijkste problemen van kernenergie
Er is één belangrijk milieuprobleem in verband met de ontwikkeling van kernenergie. Dit is de zogenaamde thermische vervuiling van het milieu. Zo stoten kerncentrales volgens veel experts meer warmte uit dan thermische centrales met hetzelfde vermogen. Vooral gevaarlijk is thermische watervervuiling, die de natuurlijke levensomstandigheden van biologische organismen verstoort en leidt tot de dood van vele vissoorten.
Een ander brandend probleem met betrekking tot kernenergie betreft nucleaire veiligheid in het algemeen. Na de ramp in Tsjernobyl in 1986 heeft de mensheid voor het eerst serieus over dit probleem nagedacht. Het werkingsprincipe van de kerncentrale van Tsjernobyl verschilde niet veel van dat van andere kerncentrales. Dit behoedde haar echter niet voor een groot en ernstig ongeval, met zeer ernstige gevolgen voor heel Oost-Europa.
Bovendien is het gevaar van kernenergie niet beperkt tot mogelijke door de mens veroorzaakte ongevallen. Er ontstaan dus grote problemen met de verwijdering van nucleair afval.
Voordelen van kernenergie
Toch noemen voorstanders van de ontwikkeling van kernenergie ook de duidelijke voordelen van kerncentrales. Zo heeft met name de World Nuclear Association onlangs haar rapport met zeer interessante gegevens gepubliceerd. Volgens hem is het aantal menselijke slachtoffers dat gepaard gaat met de productie van één gigawatt aan elektriciteit in kerncentrales 43 keer minder dan in traditionele thermische centrales.
Er zijn andere even belangrijke voordelen. Namelijk:
- goedkope elektriciteitsopwekking;
- milieuzuiverheid van kernenergie (met uitzondering van verontreiniging van thermaal water);
- gebrek aan strikte geografische verwijzing van kerncentrales naar grote brandstofbronnen.
In plaats van een conclusie
In 1950 werd 's werelds eerste kerncentrale gebouwd. Het werkingsprincipe van kerncentrales is de splijting van een atoom met behulp van een neutron. Bij dit proces komt een enorme hoeveelheid energie vrij.
Het lijkt erop dat kernenergie een uitzonderlijke zegen is voor de mensheid. De geschiedenis heeft echter het tegendeel bewezen. Met name twee grote tragedies - het ongeval met de kerncentrale van Tsjernobyl in de Sovjet-Unie in 1986 en het ongeval met de Japanse kerncentrale Fukushima-1 in 2011 - toonden het gevaar van het 'vreedzame' atoom aan. En veel landen van de wereld begonnen tegenwoordig na te denken over de gedeeltelijke of zelfs volledige afwijzing van kernenergie.
