Главная » Разное » Самый маленький в мире ядерный реактор

Самый маленький в мире ядерный реактор


В США одобрили самый маленький ядерный реактор в мире

Комиссия по ядерному регулированию США разрешила использовать первый малый модульный реактор NuScale. Это самый маленький реактор в мире — в несколько десятков раз меньше чем те, которые используются в современных электростанциях. Благодаря своей модульной конструкции NuScale проще использовать, при этом его конструкция безопасна даже в случае ошибок и проблем в работе. Их также можно производить на заводе, а потом транспортировать на место строительство электростанции.

«Безопасность, конечно, является одним из главных приоритетов, когда речь заходит об атомной энергетике, и используемые сегодня электростанции работают по строгим правилам, которые, как правило, считаются гораздо более безопасными, чем электростанции старшего поколения. Новое устройство еще больше увеличит безопасность и позволит работать с устройством на гораздо меньшем пространстве», — отметили исследователи.

Реактор NuScale Power представляет собой стальной цилиндр высотой 23 м и шириной 5 м. Внутри находятся урановые топливные стержни, которые с помощью цепной ядерной реакции нагревают воду во внутреннем контуре. Через теплообменник нагретая вода передает температуру во внешний паровой контур. Пар приводит в движение турбину, генерирующую электроэнергию. В процессе работы пар охлаждается и капли воды вновь попадают обратно во внутренний контур.

Стандартная АЭС такого типа будет состоять из 12 малых реакторов. По словам разработчиков, малые реакторы гораздо безопаснее обычных. Кроме того, они могут использоваться в небольших городах, на промышленных объектах и подводных лодках. Весь модуль погружается в воду, помогая контролировать избыточное тепло, и если какая-либо часть реактора выходит из строя, то реактор опускается в безопасную среду, чтобы предотвратить катастрофу.

Читайте также:

— Появились фото новых организмов, которые нашлись в самом жарком месте на Земле

— Ученые выяснили, почему дети являются самыми опасными переносчиками COVID-19

— Новый ледниковый период на Земле: ученые раскрыли, когда он может наступить

Ядерный реактор

- Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Реактор с водяным охлаждением в сверхкритическом состоянии. Ядерный реактор и электростанция Три-Майл-Айленд

Ядерный реактор - это машина, использующая деление для выработки тепла. Существуют разные конструкции, в которых используется разное топливо. Чаще всего основными компонентами этих топлив являются уран-235 или плутоний-239.

Большинство ядерных реакторов используются для производства электроэнергии. На атомных электростанциях тепло от реакций деления в реакторе превращает воду в пар.Затем пар используется для питания электрических турбин, вырабатывающих электричество. Как и в других паровых двигателях, турбины получают энергию от движения пара.

Некоторые реакторы используются для других целей. Некоторые реакторы производят нейтроны для научных исследований, а другие - радиоактивные изотопы. В некоторых университетах есть небольшие ядерные реакторы, чтобы обучать студентов принципам работы реакторов.

Первый ядерный реактор был построен в 1942 году группой ученых под руководством Энрико Ферми. [1] Это было частью Манхэттенского проекта, которому требовалось топливо из реактора для создания атомной бомбы. [1] Первым ядерным реактором, вырабатывающим электричество, был небольшой экспериментальный реактор, построенный в Айдахо в 1951 году. [1] Он производил электричества, достаточного для четырех световых глобусов. [2]

Ядерные реакторы дорого строить из-за множества необходимых функций безопасности. [1] Также существует проблема с огромным количеством радиоактивных отходов из реакторов. [1] Однако они производят электроэнергию дешево и не загрязняют воздух.На нескольких ядерных реакторах произошли серьезные аварии: Виндскейл (Великобритания) 1957 г., Маяк (СССР) 1957 г., Три-Майл-Айленд (США) 1979 г., Чернобыль (СССР) 1986 г. и Фукусима (Япония) 2011 г. [1] Опасения по поводу безопасности ограничили рост ядерной энергетики. [1] В мире около 437 реакторов, которые производят около 5% мировой электроэнергии. [1]

.

Многообразие использования ядерных технологий

(обновлено в мае 2017 г.)

  • Первая электростанция, производящая электричество за счет тепла от расщепления атомов урана, начала работу в 1950-х годах. Сегодня большинство людей осознают важный вклад ядерной энергии в обеспечение значительной доли чистой электроэнергии.
  • Применение ядерных технологий за пределами гражданского производства электроэнергии на электростанциях менее известно.
  • Радиоизотопы, технологическое тепло ядерной энергетики и нестационарные энергетические реакторы имеют важное применение во многих секторах, включая потребительские товары, продовольствие и сельское хозяйство, промышленность, медицину и научные исследования, транспорт, водные ресурсы и окружающую среду.

Радиоизотопы

Изотопы - это варианты данного химического элемента, которые имеют ядра с одинаковым числом протонов, но с различным числом нейтронов. Некоторые изотопы называются «стабильными», поскольку они не меняются с течением времени.Другие являются «нестабильными» или радиоактивными, поскольку их ядра со временем меняются из-за потери альфа- и бета-частиц. Признаки естественно распадающихся атомов, известные как «радиоизотопы», дают таким атомам несколько применений во многих аспектах современной жизни.

Первое практическое применение радиоизотопа было сделано венгром по имени Джордж де Хевеши в 1911 году. В то время де Хевеши был молодым студентом, который работал в Манчестере, изучая естественно радиоактивные материалы. Не имея больших денег, он жил в скромных комнатах и ​​ел вместе со своей квартирной хозяйкой.Он начал подозревать, что некоторые блюда, которые появлялись регулярно, могли быть приготовлены из остатков еды предыдущих дней или даже недель, но он никогда не мог быть уверен. Чтобы попытаться подтвердить свои подозрения, де Хевеши поместил небольшое количество радиоактивного материала в остатки еды. Несколько дней спустя, когда то же блюдо было подано снова, он использовал простой прибор для обнаружения радиации - электроскоп с золотым листом - чтобы проверить, была ли еда радиоактивной. Так оно и было, и подозрения де Хевеши подтвердились.

История забыла о домовладелице, но Жорж де Хевеши стал лауреатом Нобелевской премии в 1943 году и премии «Атом для мира» в 1959 году. Он впервые применил радиоактивные индикаторы - теперь это обычное дело в науке об окружающей среде.

Поставка радиоизотопов

Основными поставщиками изотопов являются Mallinckrodt Pharmaceuticals (Ирландия), MDS Nordion (Канада), IRE (Европа), NTP (Южная Африка), Isotop-NIIAR (Россия) и ANSTO (Австралия).

Большинство медицинских радиоизотопов, производимых в ядерных реакторах, поступает из относительно небольшого числа исследовательских реакторов, в том числе:

  • HFR в Петтене в Нидерландах (поставляется через IRE и Mallinckrodt).
  • BR-2 в Моле в Бельгии (поставлено через IRE и Mallinckrodt).
  • Мария в Польше (поставлено Mallinckrodt).
  • Orphee в Сакле во Франции (поставляется IRE).
  • FRJ-2 / FRM-2 в Юлихе в Германии (поставлено через IRE).
  • LWR-15 в Резе в Чехии.
  • HFETR в Чэнду, Китай.
  • Safari в ЮАР (поставлено NTP).
  • OPAL в Австралии (поставляется ANSTO на внутренний рынок, экспорт с 2016 г.).
  • ETRR-2 в Египте (готовится к поставке на внутренний рынок).
  • Димитровград в России (Изотоп-НИИАР).
  • NRU на Чок-Ривер в Канаде (поставляется через MDS Nordion) прекратил производство в октябре 2016 года, хотя мощность будет оставаться в резерве до закрытия реактора в марте 2018 года.

Среди радиоизотопов деления подавляющее большинство спроса приходится на Mo-99 (для Tc-99m), а мировой рынок составляет около 550 миллионов долларов в год. Около 40% его поставляет MDS Nordion, 25% - Mallinckrodt (ранее Covidien), 17% - IRE и 10% - NTP.Более половины Mo-99 производится в двух реакторах: NRU в Канаде (30-40%, но производство было прекращено в октябре 2016 г.) и HFR в Нидерландах (30%). Остальные - от BR-2 в Бельгии (10%), Maria в Польше (5%), Safari-1 в Южной Африке (10-15%), Opal в Австралии (рост до 20% с середины 2016 года) и до конца 2015 года Осирис во Франции (5%). Производительность каждого зависит от графика технического обслуживания.

Россия стремится увеличить свою долю в мировых поставках, и в 2012 году около 66% произведенных ею радиоизотопов было экспортировано.Для I-131 75% от IRE, 25% от NTP.

Мировой спрос на Mo-99 в 2012 году составлял 23 000 шестидневных ТБк / год *, но с тех пор, по всей видимости, снизился примерно до 19 500. Mo-99 в основном производится путем деления мишеней из U-235 в исследовательском ядерном реакторе, большая часть которого (75% в 2016 году) с использованием мишеней из высокообогащенного урана (ВОУ). Затем мишени обрабатываются для отделения Mo-99, а также для извлечения I-131. OPAL, Safari и все чаще другие реакторы, такие как Maria, используют мишени из низкообогащенного урана (НОУ), что увеличивает производственные затраты примерно на 20%.Однако в медицинской визуализации стоимость самого Mo-99 невелика по сравнению с больничными расходами. Mo-99 также можно получить путем бомбардировки Mo-98 нейтронами в реакторе. Однако этот активированный Mo-99 имеет относительно низкую удельную активность, максимум 74 ГБк / г (в зависимости от потока нейтронов, доступного в реакторе), по сравнению с 185 ТБк / г или более для обычного Mo-99, произведенного делением.

* 23 000 шестидневных ТБк рассчитано на основе активности в шесть дней от контрольной точки производства, i.е. (с учетом периода полураспада 66 часов) 22% от около 104 000 ТБк. Это все еще примерно через два дня после окончания облучения, поэтому в реакторе необходимо произвести около 170 000 ТБк, чтобы обеспечить охлаждение, обработку и распад на пути к пользователям.

См. Также информационный документ по исследовательским реакторам.

Сельское хозяйство

См. Также информационный документ «Радиоизотопы в продовольствии и сельском хозяйстве ».

По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО), в 2014–2016 годах от хронического недоедания страдали около 795 миллионов человек (каждый девятый).Радиоизотопы и радиация, используемые в производстве продуктов питания и сельском хозяйстве, помогают снизить эти цифры.

Помимо прямого улучшения производства продуктов питания, сельское хозяйство должно быть устойчивым в долгосрочной перспективе. ФАО работает с МАГАТЭ над программами повышения устойчивости продуктов питания с помощью ядерных и связанных с ними биотехнологий.

Селекция с мутациями

Селекция с мутациями растений - это процесс воздействия на семена или черенки данного растения радиации, такой как гамма-лучи, с целью вызвать мутации.Затем облученный материал культивируют для получения проростка. Саженцы отбираются и размножаются, если они проявляют желаемые признаки. Процесс селекции с помощью маркеров (или селекции с помощью молекулярных маркеров) используется для определения желаемых признаков на основе генов. Использование радиации существенно усиливает естественный процесс спонтанной генетической мутации, значительно сокращая время, которое на это требуется.

Страны, которые использовали селекцию растений с мутациями, часто получали огромные социально-экономические выгоды.В Бангладеш новые сорта риса, произведенные путем мутационной селекции, за последние несколько десятилетий увеличили урожай в три раза. В период быстрого роста населения использование ядерных методов позволило Бангладеш и значительной части Азии в целом добиться продовольственной безопасности и улучшить питание.

Удобрения

Удобрения дорогие и при неправильном использовании могут нанести вред окружающей среде. Важно, чтобы как можно больше использованных удобрений было «закреплено» в растении и чтобы минимальные потери были потеряны для окружающей среды.«Маркировка» удобрений определенным изотопом (, например, азот-15) позволяет определить, сколько из них было поглощено растениями, что позволяет лучше контролировать использование удобрений.

Борьба с насекомыми

Оценки потерь урожая насекомыми различаются, но обычно значительны. Несмотря на широкое использование инсектицидов, потери, вероятно, составят порядка 10% во всем мире и часто значительно выше в развивающихся странах. Один из подходов к сокращению уничтожения насекомых в сельском хозяйстве заключается в использовании генетически модифицированных культур, так что требуется гораздо меньше инсектицидов.Другой подход - отключить насекомых.

Радиация используется для борьбы с популяциями насекомых с помощью метода стерильных насекомых (МСН). МСН включает выращивание больших популяций насекомых, стерилизованных облучением (гамма- или рентгеновскими лучами), и их внедрение в естественные популяции. Бесплодные насекомые остаются сексуально конкурентоспособными, но не могут производить потомство. Метод SIT является экологически чистым и оказался эффективным средством борьбы с вредителями даже там, где массовое применение пестицидов не удалось.Международная конвенция по защите растений признает преимущества МСН и классифицирует насекомых как полезные организмы.

SIT был впервые разработан в США и успешно используется более 60 лет. В настоящее время SIT применяется на шести континентах. С момента своего появления SIT успешно контролирует популяции ряда известных насекомых, в том числе комаров, моль, мухи цеце и различных плодовых мух (средиземноморская плодовая муха, мексиканская плодовая муха, восточная плодовая муха и дынная муха).

Самым последним широко используемым применением МСН стала борьба со смертельным вирусом Зика в Бразилии и в более широком регионе Латинской Америки и Карибского бассейна (см. Также «Борьба с насекомыми» в разделе Medicine ниже).

Три организации ООН - МАГАТЭ, ФАО, Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) - вместе с заинтересованными правительствами продвигают новые программы МСН во многих странах.

Товары народного потребления

См. Также информационный бюллетень «Радиоизотопы в потребительских товарах».

Функционирование многих обычных потребительских товаров зависит от использования небольших количеств радиоактивного материала. Детекторы дыма, часы и антипригарные материалы, среди прочего, используют в своей конструкции природные свойства радиоизотопов.

Одно из наиболее распространенных применений радиоизотопов сегодня - это домашние детекторы дыма. Они содержат небольшое количество америция-241, который является продуктом распада плутония-241, образующегося в ядерных реакторах. Am-241 испускает альфа-частицы, которые ионизируют воздух и пропускают ток между двумя электродами.Если дым попадает в детектор, он поглощает альфа-частицы и прерывает ток, вызывая тревогу.

Еда

См. Также информационный документ по радиоизотопам в продовольствии и сельском хозяйстве.

Облучение пищевых продуктов

Около 25-30% собранных продуктов питания теряется в результате порчи, прежде чем их можно будет употребить в пищу. Эта проблема особенно распространена в жарких и влажных странах.

Облучение пищевых продуктов - это процесс воздействия на пищевые продукты гамма-излучения с целью уничтожения бактерий, вызывающих болезни пищевого происхождения, и увеличения срока хранения.Во всех частях мира все чаще используются технологии облучения для сохранения продуктов питания. Более 60 стран мира ввели правила, разрешающие использование облучения для пищевых продуктов.

Помимо предотвращения порчи, облучение может задерживать созревание фруктов и овощей, продлевая их срок хранения, а также помогает бороться с вредителями. Его способность контролировать вредителей и сокращать требуемые карантинные периоды стала основным фактором, побудившим многие страны внедрить методы облучения пищевых продуктов.

Промышленность

См. Также информационный документ «Радиоизотопы в промышленности».

Промышленные трассеры

Радиоизотопы используются производителями в качестве индикаторов для контроля потока и фильтрации жидкости, обнаружения утечек и измерения износа двигателя и коррозии технологического оборудования. Небольшие концентрации короткоживущих изотопов могут быть обнаружены при отсутствии остатков в окружающей среде. Добавляя небольшие количества радиоактивных веществ к материалам, используемым в различных процессах, можно изучать смешивание и скорость потока широкого диапазона материалов, включая жидкости, порошки и газы, а также определять места утечек.

Контроль и приборы

Радиоактивные материалы используются для проверки металлических деталей и целостности сварных швов в различных отраслях промышленности. Например, новые системы нефте- и газопроводов проверяются путем размещения радиоактивного источника внутри трубы и пленки за пределами сварных швов.

Манометры, содержащие радиоактивные (обычно гамма) источники, широко используются во всех отраслях промышленности, где необходимо проверять уровни газов, жидкостей и твердых веществ. Они измеряют количество излучения от источника, которое было поглощено материалами.Эти датчики наиболее полезны там, где тепло, давление или коррозионные вещества, такие как расплавленное стекло или расплавленный металл, делают невозможным или трудным использование датчиков прямого контакта.

Возможность использовать радиоизотопы для точного измерения толщины широко используется при производстве листовых материалов, включая металл, текстиль, бумагу, пластмассы и другие. Датчики плотности используются там, где важен автоматический контроль жидкости, порошка или твердого вещества, например, при производстве моющих средств.

Углеродное датирование

Анализ относительного содержания конкретных радиоизотопов природного происхождения имеет жизненно важное значение для определения возраста горных пород и других материалов, представляющих интерес, в частности, для геологов, антропологов, гидрологов и археологов.

Опреснение

См. Также информационный документ по ядерному опреснению.

Питьевая вода - главный приоритет в устойчивом развитии. Если его невозможно получить из ручьев и водоносных горизонтов, требуется опреснение морской воды, минерализованных грунтовых вод или городских сточных вод. В настоящее время в большинстве опреснительных установок используется ископаемое топливо, что способствует повышению уровня парниковых газов. Возможность создания интегрированных ядерных опреснительных установок подтверждена более чем 150 реакторно-летним опытом, главным образом в Казахстане, Индии и Японии.Широкомасштабное внедрение ядерного опреснения на коммерческой основе с реакторами, построенными в первую очередь для этой цели, будет зависеть от экономических факторов

Медицина

См. Также информационный бюллетень «Радиоизотопы в медицине».

Многие люди знают о широком использовании излучения и радиоизотопов в медицине, особенно для диагностики (выявления) и терапии (лечения) различных заболеваний. В развитых странах примерно один человек из 50 использует диагностическую ядерную медицину каждый год, а частота терапии радиоизотопами составляет примерно одну десятую от этой частоты.

Диагностика

В диагностических методах ядерной медицины используются радиофармпрепараты (или радиоиндикаторы), излучающие гамма-лучи изнутри тела. Эти индикаторы, как правило, представляют собой короткоживущие изотопы, связанные с химическими соединениями, которые позволяют тщательно изучать определенные физиологические процессы.

В зависимости от типа исследования радиоактивные индикаторы вводятся в организм, проглатываются или вдыхаются в газообразной форме. Эмиссия радиоиндикаторов обнаруживается устройством визуализации, которое предоставляет изображения и молекулярную информацию.Наложение изображений ядерной медицины на сканирование компьютерной томографии (КТ) или магнитно-резонансной томографии (МРТ) может предоставить врачам исчерпывающий обзор для помощи в диагностике.

Преимущество ядерных методов перед рентгеновскими лучами состоит в том, что можно очень успешно визуализировать как кости, так и мягкие ткани.

Наиболее широко используемым диагностическим радиоизотопом является технеций-99m с периодом полураспада шесть часов, который дает пациенту очень низкую дозу облучения. Такие изотопы идеальны для отслеживания многих процессов в организме с минимальным дискомфортом для пациента.Они широко используются для выявления опухолей и для изучения сердца, легких, печени, почек, кровообращения и объема, а также структуры костей.

Терапия

Ядерная медицина также используется в терапевтических целях. Чаще всего радиоактивный йод (I-131) используется в небольших количествах для лечения рака и других состояний, поражающих щитовидную железу.

Радиоизотопы используются в терапии сравнительно немного, но они важны. Раковые образования чувствительны к повреждению радиацией, которая может быть внешней (с использованием гамма-луча от источника кобальта-60) или внутренней (с использованием небольшого источника гамма- или бета-излучения).Лучевая терапия ближнего действия известна как брахитерапия, и она становится основным средством лечения. Многие терапевтические процедуры являются паллиативными, обычно для облегчения боли.

Новое направление - таргетная альфа-терапия (ТАТ), особенно для борьбы с рассеянным раком. Короткий диапазон очень энергичного альфа-излучения в ткани означает, что большая часть этой радиационной энергии попадает в целевые раковые клетки, когда носитель, такой как моноклональные антитела, доставил альфа-излучающий радионуклид точно в нужные места.

Стерилизация

Больницы используют гамма-излучение для стерилизации медицинских изделий и расходных материалов, таких как шприцы, перчатки, одежда и инструменты, которые в противном случае были бы повреждены тепловой стерилизацией.

Многие медицинские изделия сегодня стерилизуются гамма-лучами из источника кобальта-60, метод, который обычно намного дешевле и эффективнее, чем стерилизация паром. Одноразовый шприц является примером продукта, стерилизованного гамма-лучами. Поскольку это «холодный» процесс, излучение может использоваться для стерилизации ряда чувствительных к нагреванию предметов, таких как порошки, мази и растворы, а также биологических препаратов, таких как кости, нервы, кожа, и т. Д. , используемые в тканевые трансплантаты.

Польза для человечества от стерилизации радиацией огромна. Это безопаснее и дешевле, потому что это можно сделать после того, как товар будет упакован. В этом случае срок хранения продукта в стерильных условиях практически неограничен, если упаковка не вскрыта. Помимо шприцев, медицинские изделия, стерилизованные радиацией, включают вату, ожоговые повязки, хирургические перчатки, сердечные клапаны, бинты, пластиковые и резиновые листы и хирургические инструменты.

Борьба с насекомыми

Помимо борьбы с сельскохозяйственными вредителями (см. Раздел Agriculture выше), МСН нашел важное применение в борьбе с насекомыми-переносчиками болезней.В последнее время SIT широко применяется в борьбе со смертельным вирусом Зика в Бразилии и в более широком регионе Латинской Америки и Карибского бассейна. После ее вспышки пострадавшие страны обратились к МАГАТЭ с просьбой о срочной поддержке в разработке установленного метода подавления популяций комаров-переносчиков болезней. В ответ МАГАТЭ предоставило экспертные рекомендации, всестороннее обучение и способствовало доставке облучателей гамма-клеток в Бразилию.

Источник: МАГАТЭ

Транспорт

Суда с атомными двигателями

Ядерная энергия особенно подходит для судов, которым необходимо длительное время находиться в море без дозаправки, или для мощных подводных движителей.Большинство из примерно 140 кораблей с малыми ядерными реакторами - это подводные лодки, но они варьируются от ледоколов до авианосцев.

См. Также информационный документ по судам с ядерной энергетикой.

Реакторы ядерные космические

Радиоизотопные термогенераторы (РИТЭГи) используются в космических полетах. Тепло, выделяемое при распаде радиоактивного источника, часто плутония-238, используется для выработки электроэнергии. Космические зонды «Вояджер», миссия «Кассини» на Сатурн, миссия «Галилео» на Юпитер и миссия «Новые горизонты» к Плутону - все они работают на РИТЭГах.Марсоходы Spirit и Opportunity использовали сочетание солнечных панелей для электричества и RTG для тепла. Последний марсоход Curiosity намного больше и использует РИТЭГи для выработки тепла и электричества, поскольку солнечные батареи не могут обеспечить достаточное количество электроэнергии.

См. Также информационный документ по ядерным реакторам для космоса.

Водород, электричество и автомобили

В будущем электричество или тепло атомных электростанций можно будет использовать для производства водорода.Водород можно использовать в топливных элементах для питания автомобилей или сжигать для получения тепла вместо газа без выбросов, которые могли бы вызвать изменение климата.

См. Также информационный документ по транспорту и водородной экономике.

Водные ресурсы и окружающая среда

См. Также информационный документ «Радиоизотопы в водных ресурсах и окружающей среде».

Экологические индикаторы

Радиоизотопы играют важную роль в обнаружении и анализе загрязнителей.Ядерные методы применялись для решения целого ряда проблем загрязнения, включая образование смога, загрязнение атмосферы диоксидом серы, рассеивание сточных вод из выходов океана и разливов нефти.

Водные ресурсы

Достаточное количество питьевой воды необходимо для жизни. Однако во многих частях мира пресной воды всегда было мало, а в других становится все меньше.

Методы изотопной гидрологии позволяют точно отслеживать и измерять объем подземных водных ресурсов.Такие методы обеспечивают важные аналитические инструменты в управлении и сохранении существующих запасов воды, а также в выявлении новых источников. Они дают ответы на вопросы о происхождении, возрасте и распределении грунтовых вод, а также о взаимосвязях между грунтовыми и поверхностными водами и системами подпитки водоносных горизонтов. Результаты позволяют планировать и устойчивое управление этими водными ресурсами. Для поверхностных вод они могут предоставить информацию об утечках через плотины и ирригационные каналы, динамике озер и водохранилищ, расходах, расходах в реках и скорости осаждения.Нейтронные датчики могут очень точно измерять влажность почвы, обеспечивая более эффективное управление землями, подверженными засолению, особенно в отношении орошения.

.

История ядерной энергии - Всемирная ядерная ассоциация

(Обновлено в феврале 2020 г.)

  • Наука об атомной радиации, атомных изменениях и ядерном делении развивалась с 1895 по 1945 год, большая часть - в последние шесть из этих лет.
  • В 1939-45 годах большая часть разработок была сосредоточена на атомной бомбе.
  • С 1945 года внимание было уделено использованию этой энергии управляемым способом для военно-морских силовых установок и для производства электроэнергии.
  • С 1956 года основное внимание уделяется технологической эволюции надежных атомных электростанций.

Изучение природы атома

Уран был открыт в 1789 году немецким химиком Мартином Клапротом и назван в честь планеты Уран.

Ионизирующее излучение было открыто Вильгельмом Рентгеном в 1895 году, когда электрический ток пропускался через вакуумированную стеклянную трубку и производился непрерывное рентгеновское излучение. Затем в 1896 году Анри Беккерель обнаружил, что урановая обманка (руда, содержащая радий и уран) вызывает потемнение фотопластинки.Далее он продемонстрировал, что это происходит из-за испускания бета-излучения (электронов) и альфа-частиц (ядер гелия). Виллар обнаружил третий тип излучения урановой обманки: гамма-лучи, которые во многом похожи на рентгеновские. Затем в 1896 году Пьер и Мария Кюри дали этому явлению название «радиоактивность», а в 1898 году выделили полоний и радий из урана. Позднее радий использовался в лечении. В 1898 году Сэмюэл Прескотт показал, что радиация уничтожает бактерии в пище.

В 1902 году Эрнест Резерфорд показал, что радиоактивность как спонтанное событие, испускающее альфа- или бета-частицу из ядра, создает другой элемент.Он продолжил развивать более полное понимание атомов и в 1919 году выстрелил альфа-частицами из источника радия в азот и обнаружил, что происходит ядерная перегруппировка с образованием кислорода. Нильс Бор был еще одним ученым, продвинувшим наше понимание атома и того, как электроны располагаются вокруг его ядра, вплоть до 1940-х годов.

К 1911 году Фредерик Содди обнаружил, что естественно радиоактивные элементы имеют ряд различных изотопов (радионуклидов) с одинаковым химическим составом.Также в 1911 году Джордж де Хевеши показал, что такие радионуклиды неоценимы в качестве индикаторов, поскольку мельчайшие количества могут быть легко обнаружены с помощью простых инструментов.

В 1932 году Джеймс Чедвик открыл нейтрон. Также в 1932 году Кокрофт и Уолтон произвели ядерные превращения, бомбардируя атомы ускоренными протонами, а в 1934 году Ирен Кюри и Фредерик Жолио обнаружили, что некоторые такие превращения создают искусственные радионуклиды. В следующем году Энрико Ферми обнаружил, что гораздо большее разнообразие искусственных радионуклидов может быть образовано, если вместо протонов использовать нейтроны.

Ферми продолжил свои эксперименты, производя в основном более тяжелые элементы из своих мишеней, но также, с ураном, некоторые гораздо более легкие. В конце 1938 года Отто Хан и Фриц Штрассманн в Берлине показали, что новыми более легкими элементами были барий и другие элементы, которые составляли примерно половину массы урана, тем самым продемонстрировав, что произошло деление атома. Лиз Мейтнер и ее племянник Отто Фриш, работавшие под руководством Нильса Бора, затем объяснили это, предположив, что нейтрон был захвачен ядром, вызывая сильную вибрацию, приводящую к разделению ядра на две не совсем равные части.Они подсчитали, что высвобождение энергии от этого деления составляет около 200 миллионов электрон-вольт. Затем Фриш экспериментально подтвердил эту цифру в январе 1939 года.

Лиз Мейтнер и Отто Хан, гр. 1913

Это было первое экспериментальное подтверждение статьи Альберта Эйнштейна об эквивалентности массы и энергии, опубликованной в 1905 году.

Использование ядерного деления

Эти разработки 1939 года вызвали активность во многих лабораториях.Хан и Штрассманн показали, что при делении не только выделяется много энергии, но и выделяются дополнительные нейтроны, которые могут вызвать деление в других ядрах урана и, возможно, самоподдерживающуюся цепную реакцию, приводящую к огромному выделению энергии. Это предположение вскоре было экспериментально подтверждено Жолио и его коллегами в Париже, а также Лео Сциллардом, работавшим с Ферми в Нью-Йорке.

Бор вскоре предположил, что деление гораздо более вероятно в изотопе урана-235, чем в U-238, и что деление будет происходить более эффективно с медленными нейтронами, чем с быстрыми.Последнее было подтверждено Сциллардом и Ферми, которые предложили использовать «замедлитель» для замедления испускаемых нейтронов. Бор и Уилер расширили эти идеи до того, что стало классическим анализом процесса деления, и их статья была опубликована всего за два дня до начала войны в 1939 году.

Другим важным фактором было то, что тогда было известно, что U-235 составляет только 0,7% природного урана, а остальные 99,3% составляют U-238 с аналогичными химическими свойствами. Следовательно, разделение этих двух компонентов для получения чистого U-235 было бы трудным и потребовало бы использования их очень немного разных физических свойств.Это увеличение доли изотопа U-235 стало известно как «обогащение».

Оставшаяся часть концепции деления / атомной бомбы была представлена ​​в 1939 году Фрэнсисом Перреном, который представил концепцию критической массы урана, необходимой для самоподдерживающегося высвобождения энергии. Его теории были расширены Рудольфом Пайерлсом из Бирмингемского университета, и полученные в результате расчеты сыграли важную роль в разработке атомной бомбы. Группа Перрина в Париже продолжила свои исследования и продемонстрировала, что цепная реакция может поддерживаться в смеси урана с водой (вода используется для замедления нейтронов), если в систему вводятся внешние нейтроны.Они также продемонстрировали идею внедрения материала, поглощающего нейтроны, для ограничения размножения нейтронов и, таким образом, контроля ядерной реакции (которая является основой работы атомной электростанции).

Пайерлс был учеником Вернера Гейзенберга, который с апреля 1939 года руководил немецким ядерным энергетическим проектом под управлением Немецкого артиллерийского управления. Первоначально это было направлено на военные применения, и к концу 1939 года Гейзенберг подсчитал, что возможны цепные реакции ядерного деления.При замедлении и управлении в «урановой машине» (ядерном реакторе) эти цепные реакции могут генерировать энергию; если их не контролировать, то они могут привести к ядерному взрыву, во много раз более мощному, чем обычный взрыв. Было высказано предположение, что природный уран может быть использован в урановой машине с тяжеловодным замедлителем (из Норвегии), но, похоже, исследователи не знали о запаздывающих нейтронах, которые позволят управлять ядерным реактором. Гейзенберг отметил, что они могут использовать чистый уран-235, редкий изотоп, в качестве взрывчатого вещества, но он, очевидно, полагал, что требуемая критическая масса была выше, чем это было возможно.

Летом 1940 года Карл Фридрих фон Вайцзеккер, младший коллега и друг Гейзенберга, опираясь на публикации ученых, работающих в Великобритании, Дании, Франции и США, пришел к выводу, что если урановая машина способна выдержать цепную реакцию, то некоторые из более распространенных уран-238 будут преобразованы в «элемент 94», который теперь называется плутонием. Как и уран-235, элемент 94 будет невероятно мощным взрывчатым веществом. В 1941 году фон Вайцзеккер дошел до того, что подал заявку на патент на использование урановой машины для производства этого нового радиоактивного элемента.

К 1942 году военный объект был ликвидирован как непрактичный, требующий больше ресурсов, чем было доступно. Приоритетом стало строительство ракет. Однако существование немецкого проекта Uranverein послужило основным стимулом для разработки атомной бомбы в военное время Великобританией и США.

Ядерная физика в России

Российская ядерная физика опередила большевистскую революцию более чем на десять лет. Работа с радиоактивными минералами, обнаруженными в Центральной Азии, началась в 1900 году, а в 1909 году Петербургская Академия наук начала широкомасштабное исследование.Революция 1917 года дала толчок научным исследованиям, и в последующие годы в крупных городах России, особенно в Санкт-Петербурге, было создано более 10 физических институтов. В 1920-х и начале 1930-х годов многие выдающиеся российские физики работали за границей, изначально воодушевленные новым режимом как лучшим способом быстрого повышения уровня знаний. В их числе Кирилл Синельников, Петр Капица и Владимир Вернадский.

К началу 1930-х гг. Существовало несколько исследовательских центров, специализирующихся в области ядерной физики.Кирилл Синельников вернулся из Кембриджа в 1931 году, чтобы организовать отделение в Украинском физико-техническом институте (позже переименованном в Харьковский физико-технический институт, ХФТИ) в Харькове, созданном в 1928 году. Академик Абрам Иоффе сформировал другую группу Ленинградский физико-технический институт (ФТИ), впоследствии ставший самостоятельным институтом Иоффе, в том числе молодой Игорь Курчатов. Иоффе был его первым директором вплоть до 1950 года.

К концу десятилетия циклотроны были установлены в Радиевом институте и Ленинградском ФТИ (самом большом в Европе).Но к этому времени многие ученые начали становиться жертвами сталинских чисток - например, половина сотрудников Харьковского института была арестована в 1939 году. Тем не менее, 1940 год ознаменовался значительным прогрессом в понимании ядерного деления, включая возможность цепной реакции. реакция. По настоянию Курчатова и его коллег в июне 1940 г. в Академии наук был создан «Комитет по проблеме урана» под председательством Виталия Хлопина, а также учрежден фонд для исследования урановых месторождений в Центральной Азии.У Радиевого института в Татарстане был завод, на котором Хлопин произвел первый в России радий высокой чистоты. Вторжение Германии в Россию в 1941 году направило большую часть этих фундаментальных исследований на потенциальное военное применение.

Создание атомной бомбы

британских ученых продолжали оказывать давление на свое правительство. Физики-беженцы Пайерлс и Фриш (которые остались в Англии вместе с Пайерлсом после начала войны) дали серьезный толчок концепции атомной бомбы в трехстраничном документе, известном как Меморандум Фриша-Пайерлса.В этом они предсказали, что из примерно 5 кг чистого U-235 может получиться очень мощная атомная бомба, эквивалентная нескольким тысячам тонн динамита. Они также предположили, как такая бомба может быть взорвана, как может быть произведен U-235, и какие радиационные эффекты могут быть в дополнение к эффектам взрыва. Они предложили термодиффузию как подходящий метод отделения U-235 от природного урана. Этот меморандум вызвал значительный отклик в Великобритании в то время, когда к США не было особого интереса.

Группа выдающихся ученых, известная как Комитет MAUD, была создана в Великобритании и руководила исследованиями в университетах Бирмингема, Бристоля, Кембриджа, Ливерпуля и Оксфорда. Химические проблемы получения газообразных соединений урана и чистого металлического урана изучались в Бирмингемском университете и Imperial Chemical Industries (ICI). Доктор Филип Бакстер из ICI изготовил первую небольшую партию газообразного гексафторида урана для профессора Джеймса Чедвика в 1940 году. Позднее в 1940 году ICI получила официальный контракт на изготовление 3 кг этого жизненно важного материала для будущих работ.Большинство других исследований финансировалось самими университетами.

Работа в Кембридже привела к двум важным изменениям. Первым было экспериментальное доказательство того, что цепная реакция может поддерживаться медленными нейтронами в смеси оксида урана и тяжелой воды, т.е. выход нейтронов был больше, чем вход. Второй был написан Бретчером и Фезером на основе более ранней работы Халбана и Коварски вскоре после того, как они прибыли в Великобританию из Парижа. Когда U-235 и U-238 поглощают медленные нейтроны, вероятность деления у U-235 намного выше, чем у U-238.U-238 с большей вероятностью образует новый изотоп U-239, и этот изотоп быстро испускает электрон, чтобы стать новым элементом с массой 239 и атомным номером 93. Этот элемент также излучает электрон и становится новым элемент с массой 239 и атомным номером 94, который имеет гораздо больший период полураспада. Бретшер и Фезер утверждали на теоретических основаниях, что элемент 94 будет легко расщепляться медленными и быстрыми нейтронами, а также имеет дополнительные преимущества, заключающиеся в том, что он химически отличается от урана и, следовательно, может быть легко отделен от него.

Это новое развитие было также подтверждено в независимой работе Макмиллана и Абельсона в США в 1940 году. Доктор Кеммер из Кембриджской группы предложил названия нептуний для нового элемента № 93 и плутоний для № 94 по аналогии с внешними планетами Нептун и Плутон. за пределами Урана (уран, элемент № 92). Американцы случайно предложили те же названия, и идентификация плутония в 1941 году обычно приписывается Гленну Сиборгу.

Разработка концепций

К концу 1940 г. несколько групп ученых, координируемых Комитетом MAUD, при затратах относительно небольшой суммы денег добились заметного прогресса.Вся эта работа держалась в секрете, в то время как в США в 1940 году продолжали выходить несколько публикаций, и не было ощущения срочности.

К марту 1941 г. была подтверждена одна из самых сомнительных сведений - сечение деления U-235. Пайерлс и Фриш первоначально предсказали в 1940 году, что почти каждое столкновение нейтрона с атомом U-235 приведет к делению и что как медленные, так и быстрые нейтроны будут одинаково эффективны. Позже выяснилось, что медленные нейтроны намного эффективнее, что имело огромное значение для ядерных реакторов, но довольно академично в контексте бомбы.Затем Пайерлс заявил, что теперь нет никаких сомнений в том, что вся схема бомбы осуществима при условии получения высокообогащенного U-235. Прогнозируемый критический размер сферы из металла U-235 составлял около 8 кг, и его можно было уменьшить, используя соответствующий материал для отражения нейтронов. Однако прямые измерения U-235 все еще были необходимы, и британцы настаивали на срочном производстве нескольких микрограммов.

Окончательным результатом работы комитета MAUD стали два итоговых отчета в июле 1941 года.Один был на тему «Использование урана для бомбы», а другой - на «Использование урана в качестве источника энергии». В первом отчете сделан вывод о том, что бомба возможна и что бомба, содержащая около 12 кг активного материала, будет эквивалентна 1800 тоннам в тротиловом эквиваленте и приведет к выбросу большого количества радиоактивных веществ, которые сделают места вблизи места взрыва опасными для людей на длительный период. . Было подсчитано, что для завода, производящего 1 кг U-235 в день, потребуется 5 миллионов фунтов стерлингов и потребуется большая квалифицированная рабочая сила, которая также была необходима для других частей военных действий.Предполагая, что немцы также могут работать над бомбой, он рекомендовал продолжить работу с высоким приоритетом в сотрудничестве с американцами, даже несмотря на то, что они, казалось, сосредоточились на будущем использовании урана для энергии и военно-морского движения.

Во втором отчете MAUD сделан вывод о том, что контролируемое деление урана можно использовать для получения энергии в виде тепла для использования в машинах, а также для получения больших количеств радиоизотопов, которые могут использоваться в качестве заменителей радия.В нем говорилось об использовании тяжелой воды и, возможно, графита в качестве замедлителей для быстрых нейтронов, и что даже обычная вода могла бы использоваться, если бы уран был обогащен изотопом U-235. Он пришел к выводу, что «урановый котел» имеет большие перспективы для будущего мирного использования, но не стоит его рассматривать во время нынешней войны. Комитет рекомендовал, чтобы Халбан и Коварски переехали в США, где были планы по производству тяжелой воды в больших масштабах. Была упомянута возможность того, что новый элемент плутоний может быть более подходящим, чем U-235, так что работы Бретчера и Фезера в этой области должны быть продолжены в Великобритании.

Эти два отчета привели к полной реорганизации работы над бомбой и «котлом». Утверждалось, что работа комитета вывела британцев на первое место и что «за пятнадцать месяцев своего существования он показал себя одним из самых эффективных научных комитетов, которые когда-либо существовали». Основное решение о том, что проект бомбы будет реализован в срочном порядке, было принято премьер-министром Уинстоном Черчиллем с согласия начальников штабов.

Эти отчеты также привели к рассмотрению на высоком уровне в США, в частности, комитетом Национальной академии наук, первоначально сосредоточившим внимание на аспекте ядерной энергетики.Концепции бомбы уделялось мало внимания до 7 декабря 1941 года, когда японцы атаковали Перл-Харбор, и американцы напрямую вступили в войну. Огромные ресурсы США тогда безоговорочно направлялись на разработку атомных бомб.

Проект "Манхэттен"

Американцы быстро увеличили свои усилия и вскоре обогнали англичан. Исследования продолжались в каждой стране с некоторым обменом информацией. Несколько ключевых британских ученых посетили США в начале 1942 года и получили полный доступ ко всей доступной информации.Американцы параллельно осуществляли три процесса обогащения: профессор Лоуренс изучал электромагнитное разделение в Беркли (Калифорнийский университет), Э.В. Мерфри из Standard Oil изучал метод центрифуги, разработанный профессором Бимсом, а профессор Юри координировал работу по диффузии газов в Колумбии. Университет. Ответственность за строительство реактора для производства делящегося плутония была возложена на Артура Комптона из Чикагского университета. Британцы изучали только газовую диффузию.

В июне 1942 года армия США взяла на себя разработку процессов, инженерное проектирование, закупку материалов и выбор площадки для пилотных заводов для четырех методов производства расщепляющегося материала (поскольку ни один из четырех на тот момент не показал явных преимуществ). как производство тяжелой воды. С этим изменением поток информации в Великобританию иссяк. Это было серьезной неудачей для британцев и канадцев, которые сотрудничали в области производства тяжелой воды и по некоторым аспектам исследовательской программы.После этого Черчилль запросил информацию о стоимости строительства диффузионного завода, завода по производству тяжелой воды и атомного реактора в Великобритании.

После многих месяцев переговоров в августе 1943 г. в Квебеке г-ном Черчиллем и президентом Рузвельтом было наконец подписано соглашение, согласно которому британцы передали все свои отчеты американцам, а взамен получали копии отчетов генерала Гроувса о ходе работы для Президент. Последнее показало, что вся программа США будет стоить более 1 000 миллионов долларов, и все это будет связано с бомбой, поскольку никаких работ по другим приложениям ядерной энергии не проводилось.

Строительство производств для электромагнитной сепарации (в калютронах) и газовой диффузии идет полным ходом. Экспериментальный графитовый котел, построенный Ферми, работал в Чикагском университете в декабре 1942 года - первая управляемая цепная ядерная реакция.

Энрико Ферми, ок. 1943-1949 (Национальное управление архивов и документации)

Полномасштабный реактор для производства плутония строился в Аргонне, еще один - в Ок-Ридже, а затем в Хэнфорде, а также завод по переработке плутония.Строятся четыре завода по производству тяжелой воды: один в Канаде и три в США. Команда под командованием Роберта Оппенгеймера в Лос-Аламосе в Нью-Мексико работала над проектированием и созданием бомб U-235 и Pu-239. Результатом огромных усилий при поддержке британских групп стало то, что к середине 1945 года было произведено достаточное количество Pu-239 и высокообогащенного U-235 (из калютронов и диффузии в Ок-Ридже). Уран в основном поступает из Бельгийского Конго.

Первое атомное устройство, успешно испытанное в Аламагордо в Нью-Мексико 16 июля 1945 года.Он использовал плутоний, произведенный в ядерном котле. Команды не посчитали необходимым испытывать более простую установку У-235. Первая атомная бомба, содержащая U-235, была сброшена на Хиросиму 6 августа 1945 года. Вторая бомба, содержащая Pu-239, была сброшена на Нагасаки 9 августа. В тот же день СССР объявил войну Японии. 10 августа 1945 года японское правительство капитулировало.

Советская бомба

Изначально Сталин без особого энтузиазма относился к отвлечению ресурсов на разработку атомной бомбы, пока в отчетах разведки не говорилось, что такие исследования ведутся в Германии, Великобритании и США.Консультации с академиками Иоффе, Капицей, Хлопиным и Вернадским убедили его в том, что бомбу можно создать относительно быстро, и в 1942 году он инициировал скромную исследовательскую программу. Руководителем ее был выбран Игорь Курчатов, тогда относительно молодой и неизвестный, а в 1943 году он стал директором. Лаборатории №2, недавно созданной на окраине Москвы. Позже он был переименован в ЛИПАН, затем стал Курчатовским институтом атомной энергии. Общая ответственность за программу взрыва была возложена на начальника службы безопасности Лаврентия Берия, а управление ею взяло на себя Первое главное управление (позднее названное Министерством среднего машиностроения).

Исследования преследовали три основные цели: достижение управляемой цепной реакции; исследовать методы разделения изотопов; и изучить конструкции как обогащенных ураном, так и плутониевых бомб. Были предприняты попытки инициировать цепную реакцию с использованием двух разных типов атомных котлов: один с графитом в качестве замедлителя, а другой с тяжелой водой. Были изучены три возможных метода разделения изотопов: противоточная термодиффузия, газовая диффузия и электромагнитное разделение.

После поражения нацистской Германии в мае 1945 года, немецкие ученые были «привлечены» к программе создания бомбы для работы, в частности, над разделением изотопов для производства обогащенного урана.Это включало исследования технологии газовых центрифуг в дополнение к трем другим технологиям обогащения.

Испытание первой атомной бомбы в США в июле 1945 года мало повлияло на советские усилия, но к этому времени Курчатов добился значительных успехов в создании как урановой, так и плутониевой бомбы. Он начал проектировать реактор промышленного масштаба для производства плутония, в то время как те ученые, которые работали над разделением изотопов урана, добивались успехов в методе газовой диффузии.

Именно бомбардировка Хиросимы и Нагасаки в следующем месяце придала программе высокий статус, и в ноябре 1945 года началось строительство нового города на Урале, в котором будут размещены первые реакторы для производства плутония - Челябинск-40 (позже известный как Челябинск). -65 или ПО «Маяк»). Это был первый из десяти секретных ядерных городов, построенных в Советском Союзе. Первый из пяти реакторов Челябинска-65 был введен в эксплуатацию в 1948 году. В этом же городе находился завод по извлечению плутония из облученного урана.

Что касается технологии обогащения урана, то в конце 1945 года было решено начать строительство первого газодиффузионного завода в Верх-Нейвинске (позднее закрытый город Свердловск-44), примерно в 50 км от Екатеринбурга (бывший Свердловск) на Урале. Созданы специальные конструкторские бюро на Ленинградском металлургическом и машиностроительном заводе им. С. М. Кирова и Горьковском (Нижегородском) машиностроительном заводе. Поддержку оказала группа немецких ученых, работающих в Сухумском физико-техническом институте.

В апреле 1946 года работы по проектированию бомбы были переданы в Конструкторское бюро-11 - новый центр в Сарове, примерно в 400 км от Москвы (впоследствии закрытый город Арзамас-16). К программе было привлечено больше специалистов, в том числе металлург Ефим Славский, которому было поручено немедленно произвести очень чистый графит, необходимый Курчатову для его котла для производства плутония, построенного в Лаборатории № 2, известной как F-1. Впервые сваю была введена в эксплуатацию в декабре 1946 года. Поддержку оказала также Лаборатория №3 в Москве - ныне Институт теоретической и экспериментальной физики - где раньше работали ядерные реакторы.

На работу в Арзамасе-16 повлиял сбор внешней разведки, и первое устройство было основано на бомбе Нагасаки (плутониевое устройство). В августе 1947 года недалеко от Семипалатинска в Казахстане был создан испытательный полигон, который через два года был готов к взрыву первой бомбы РСД-1. Еще до того, как это было испытано в августе 1949 года, другая группа ученых во главе с Игорем Таммом, включая Андрея Сахарова, начала работу над водородной бомбой.

Возрождение «атомного котла»

К концу Второй мировой войны проект, предсказанный и подробно описанный всего за пять с половиной лет до этого в меморандуме Фриша-Пайерлса, был частично реализован, и внимание могло быть обращено на мирное и непосредственно полезное применение ядерной энергии. . Послевоенная разработка оружия продолжалась по обе стороны «железного занавеса», но новое внимание было сосредоточено на использовании огромной атомной энергии, которая теперь была продемонстрирована драматично (хотя и трагически), для производства пара и электричества.

В ходе разработки ядерного оружия Советский Союз и Запад приобрели ряд новых технологий, и ученые поняли, что огромное количество тепла, производимого в процессе, можно использовать либо для прямого использования, либо для выработки электроэнергии. Было также ясно, что эта новая форма энергии позволит разработать компактные источники энергии с длительным сроком службы, которые могут иметь различные применения, не в последнюю очередь для судоходства и особенно на подводных лодках.

Первым ядерным реактором, вырабатывающим электричество (хотя и в незначительном количестве), был небольшой экспериментальный реактор-размножитель (EBR-1), спроектированный и эксплуатируемый Аргоннской национальной лабораторией и расположенный в Айдахо, США.Реактор пущен в декабре 1951 года.

В 1953 году президент Эйзенхауэр предложил свою программу «Атом для мира», которая переориентировала значительные исследовательские усилия на производство электроэнергии и задала курс для развития гражданской ядерной энергетики в США.

В Советском Союзе в различных центрах велась работа по доработке существующих конструкций реакторов и разработке новых. Физико-энергетический институт (ФЭИ) был основан в мае 1946 года в тогда еще закрытом городе Обнинске, в 100 км к юго-западу от Москвы, с целью развития технологий ядерной энергетики.Существующий реактор для производства плутония канального типа с графитовым замедлителем был модифицирован для выработки тепла и электроэнергии, и в июне 1954 года первый в мире электрогенератор на атомной электростанции начал работать в ФЭИ в Обнинске. Реактор АМ-1 («Атом Мирный - мирный атом») был водоохлаждаемым, с графитовым замедлителем, проектной мощностью 30 МВт или 5 МВт. Принципиально он был аналогичен реакторам для производства плутония в закрытых военных городках и послужил прототипом для других конструкций реакторов с графитовым каналом, в том числе реакторов РБМК чернобыльского типа.АМ-1 производил электроэнергию до 1959 года и использовался до 2000 года в качестве исследовательской установки и для производства изотопов.

Также в 1950-х годах ФЭИ в Обнинске разрабатывала реакторы-размножители на быстрых нейтронах (FBR) и свинцово-висмутовые реакторы для военно-морского флота. В апреле 1955 г. начал работу реактор на быстрых нейтронах БР-1 ( быстрый реактор - быстрый реактор). Он не производил мощности, но напрямую вел к БР-5, который был запущен в 1959 году с мощностью 5 МВт и который использовался для проведения фундаментальных исследований, необходимых для проектирования реакторов FBR с натриевым охлаждением.Он был модернизирован и модернизирован в 1973 году, а затем претерпел капитальную реконструкцию в 1983 году, чтобы стать БР-10 мощностью 8 МВт, который сейчас используется для исследования долговечности топлива, изучения материалов и производства изотопов.

Основные усилия США были предприняты под руководством адмирала Хаймана Риковера, который разработал реактор с водой под давлением (PWR) для военно-морского (особенно подводного) использования. В реакторе PWR использовалось топливо из обогащенного оксида урана, замедление и охлаждение осуществлялось обычной (легкой) водой. Опытный военно-морской реактор Mark 1 был запущен в марте 1953 года в Айдахо, а первая атомная подводная лодка, USS Nautilus , была спущена на воду в 1954 году.В 1959 году США и СССР спустили на воду первые надводные корабли с ядерной установкой.

Реактор Mark 1 привел к тому, что Комиссия по атомной энергии США построила демонстрационный реактор PWR в Шиппорте мощностью 60 МВт в Пенсильвании, который был запущен в 1957 году и проработал до 1982 года.

Установка корпуса реактора в Шиппорте, первой коммерческой атомной электростанции США (Библиотека Конгресса США)

Поскольку у США была фактическая монополия на обогащение урана на Западе, британские разработки пошли по другому пути и привели к созданию серии реакторов, работающих на металлическом природном уране, с замедлителем из графита и с газовым охлаждением.Первый из этих типов Magnox мощностью 50 МВт, Calder Hall 1, был запущен в 1956 году и проработал до 2003 года. Однако после 1963 года (и 26 единиц) больше не запускалось. Затем Великобритания обратилась к усовершенствованному реактору с газовым охлаждением (использующему обогащенное оксидное топливо), прежде чем признать прагматические достоинства конструкции PWR.

Атомная энергия становится коммерческой

В США Westinghouse спроектировал первый полностью промышленный реактор PWR мощностью 250 МВт (эл.), Yankee Rowe, который был запущен в 1960 году и проработал до 1992 года. Тем временем реактор с кипящей водой (BWR) был разработан Аргоннской национальной лабораторией, и первый реактор был разработан Аргоннской национальной лабораторией. Дрезден-1 мощностью 250 МВт, разработанный General Electric, был пущен ранее в 1960 году.Прототип BWR, Vallecitos, эксплуатировался с 1957 по 1963 год. К концу 1960-х годов уже были размещены заказы на реакторные блоки PWR и BWR мощностью более 1000 МВт.

Разработка канадского реактора пошла по совершенно иному пути, используя топливо из природного урана и тяжелую воду в качестве замедлителя и теплоносителя. Первый блок был запущен в 1962 году. Эта конструкция CANDU продолжает совершенствоваться.

Франция начала с газо-графитовой конструкции, подобной Magnox, и первый реактор был запущен в 1956 году.Коммерческие модели эксплуатировались с 1959 года. Затем были выбраны три последовательных поколения стандартизированных PWR, что было очень рентабельной стратегией.

В 1964 году были пущены в эксплуатацию две первые советские атомные электростанции. В Белоярске (Урал) введен в эксплуатацию кипящий графитовый канальный реактор мощностью 100 МВт. В Нововоронеже (Поволжье) построен новый проект - небольшой (210 МВт) реактор с водой под давлением (PWR), известный как ВВЭР (веда-водяной энергетический реактор - водоохлаждаемый энергетический реактор).

Первый крупный реактор РБМК (1000 МВт - канальный реактор большой мощности) был запущен в Сосновом Бору под Ленинградом в 1973 году, а на арктическом северо-западе начал работу ВВЭР проектной мощностью 440 МВт. Он был заменен версией на 1000 МВт, которая стала стандартной конструкцией.

В Казахстане первый в мире опытный промышленный реактор на быстрых нейтронах (БН-350) был запущен в 1972 году с проектной мощностью 135 МВт (нетто), вырабатывая электроэнергию и тепло для опреснения морской воды Каспия.В США, Великобритании, Франции и России ряд экспериментальных реакторов на быстрых нейтронах производил электроэнергию с 1959 года, последний из них был закрыт в 2009 году. В результате российский БН-600 оставался единственным коммерческим реактором на быстрых нейтронах, пока к нему не присоединился БН-800. 2016.

Во всем мире, за некоторыми исключениями, другие страны выбрали легководные конструкции для своих ядерно-энергетических программ, так что сегодня 69% мировых мощностей составляют реакторы с водяной реакцией с водой, а 20% - с реакторами BWR.

Отключение и возрождение ядерной энергетики

С конца 1970-х до примерно 2002 года в атомной энергетике наблюдался некоторый спад и стагнация.Было заказано несколько новых реакторов, число, введенное в эксплуатацию с середины 1980-х годов, немногим больше, чем количество списанных, хотя мощность увеличилась почти на треть, а выработка увеличилась на 60% за счет мощности плюс улучшенные коэффициенты нагрузки. Доля ядерной энергетики в мировой электроэнергии с середины 1980-х годов была довольно постоянной и составляла 16-17%. Многие заказы на реакторы с 1970-х годов были отменены. Соответственно упала цена на уран, в том числе из-за увеличения вторичных поставок. Выручили нефтяные компании, которые вышли на урановое месторождение, и произошла консолидация производителей урана.

Однако к концу 1990-х годов в Японии был введен в эксплуатацию первый реактор третьего поколения - Kashiwazaki-Kariwa 6 - усовершенствованный BWR мощностью 1350 МВт (эл.). Это был знак грядущего выздоровления.

В новом веке несколько факторов в сочетании возродили перспективы ядерной энергетики. Во-первых, осознание масштаба прогнозируемого роста спроса на электроэнергию во всем мире, особенно в быстро развивающихся странах. Во-вторых, осознание важности энергетической безопасности - первостепенной важности того, чтобы каждая страна имела гарантированный доступ к доступной энергии, и особенно к диспетчеризованной электроэнергии, способной удовлетворить спрос в любое время.В-третьих, необходимость ограничения выбросов углерода из-за опасений по поводу изменения климата.

Эти факторы совпали с появлением нового поколения ядерных энергетических реакторов, и в 2004 году для Финляндии был заказан первый из последних блоков третьего поколения - европейский PWR (EPR) мощностью 1600 МВт. Аналогичная установка строится во Франции, а две новые установки Westinghouse AP1000 строятся в США.

Но планы в Европе и Северной Америке омрачены планами в Азии, особенно в Китае и Индии.Один только Китай планирует и стремится к огромному увеличению мощностей ядерной энергетики к 2030 году, и у него есть еще более сотни новых крупных энергоблоков, предложенных и поддержанных заслуживающей доверия политической решимостью и поддержкой населения. Многие из них представляют собой новейшие западные разработки или их модификации. Другие - в основном местные образцы.

Таким образом, история ядерной энергетики начинается с науки в Европе, расцветает в Великобритании и США благодаря технологической и экономической мощи последних, замирает на несколько десятилетий, а затем имеет новый всплеск роста в Восточной Азии.При этом было накоплено более 17 000 реакторо-лет эксплуатации, обеспечивающих значительную часть мировой электроэнергии.

Примечания и ссылки

Общие источники

Взлет и падение атомной энергии, Комиссия по атомной энергии Австралии, 1953–1987 годы , Кларенс Харди, Глен Хейвен, 1999. Глава 1 представляет собой основной источник для 1939-45 годов
Radiation in Perspective, OECD NEA, 1997
Nuclear Fear , Спенсер Уарт, Гарвардский университет, 1988
Юдифь Перера (Русский материал)
Александр Петров, Российское агентство ИТЭР, Краткая история Института Иоффе
Марк Уокер, Нацисты и бомба, NOVA (ноябрь 2005 г.)
Карл Х.Мейер и Гюнтер Шварц, Теория ядерных взрывных устройств, которую Гейзенберг не представил немецким военным, Институт истории науки Макса Планка, Препринт № 467 (2015)

.

Атомная Энергия сегодня | Ядерная энергия

(обновлено в октябре 2020 г.)

  • Первые коммерческие атомные электростанции начали работать в 1950-х годах.
  • Ядерная энергия в настоящее время обеспечивает около 10% мировой электроэнергии примерно за счет 440 энергетических реакторов.
  • Атомная энергия - второй по величине источник низкоуглеродной энергии в мире (29% от общего количества в 2018 году).
  • Более 50 стран используют ядерную энергию примерно в 220 исследовательских реакторах.Помимо исследовательских, эти реакторы используются для производства медицинских и промышленных изотопов, а также для обучения.

Ядерная технология использует энергию, выделяемую при расщеплении атомов определенных элементов. Впервые он был разработан в 1940-х годах, а во время Второй мировой войны исследования первоначально были сосредоточены на производстве бомб. В 1950-х годах внимание обратилось на мирное использование ядерного деления, контролируя его для производства электроэнергии. Для получения дополнительной информации см. Страницу «История ядерной энергии».

Гражданская атомная энергетика сегодня может похвастаться более чем 17 000 реакторно-летним опытом, а атомные электростанции работают в 31 стране мира. Фактически, благодаря региональным передающим сетям, многие другие страны частично зависят от ядерной энергии; Например, Италия и Дания получают почти 10% электроэнергии за счет импорта ядерной энергии.

Когда в 1960-х годах зародилась коммерческая ядерная промышленность, между отраслями Востока и Запада существовали четкие границы.Сегодня разделенных американской и советской сфер больше не существует, и ядерная промышленность характеризуется международной торговлей. Компоненты строящегося сегодня в Азии реактора могут поставляться из Южной Кореи, Канады, Японии, Франции, Германии, России и других стран. Точно так же уран из Австралии или Намибии может попасть в реактор в ОАЭ, после конвертации во Франции, обогащения в Нидерландах, деконверсии в Великобритании и производства в Южной Корее.

Использование ядерной технологии выходит далеко за рамки обеспечения низкоуглеродной энергии.Он помогает контролировать распространение болезней, помогает врачам в диагностике и лечении пациентов, а также обеспечивает выполнение наших самых амбициозных миссий по исследованию космоса. Такое разнообразное использование ставит ядерные технологии в центр мировых усилий по достижению устойчивого развития. Для получения дополнительной информации см. Страницу «Ядерная энергия и устойчивое развитие».

Количество действующих реакторов в мире

Около 10% мировой электроэнергии вырабатывается примерно 440 ядерными энергетическими реакторами.Еще около 50 реакторов находятся в стадии строительства, что эквивалентно примерно 15% существующей мощности.

В 2019 году АЭС поставили 2657 ТВтч электроэнергии по сравнению с 2563 ТВтч в 2018 году. Это седьмой год подряд, когда мировая ядерная генерация растет, при этом выработка на 311 ТВтч выше, чем в 2012 году.

Атомное производство электроэнергии

Мировое производство электроэнергии по источникам 2018

Двенадцать стран в 2019 году произвели не менее четверти своей электроэнергии на АЭС.Франция получает около трех четвертей своей электроэнергии от ядерной энергетики, Словакия и Украина получают более половины от атомной энергии, в то время как Венгрия, Бельгия, Швеция, Словения, Болгария, Швейцария, Финляндия и Чехия получают одну треть или более. Южная Корея обычно получает более 30% электроэнергии от ядерной энергетики, в то время как в США, Великобритании, Испании, Румынии и России около одной пятой электроэнергии приходится на атомную энергию. Япония привыкла полагаться на ядерную энергию в производстве более четверти своей электроэнергии, и ожидается, что она вернется примерно к этому уровню.

Производство ядерной энергии по странам 2019

Атомная энергия и Covid-19

Коронавирусная болезнь 2019 (Covid-19) - это инфекционное заболевание, вызываемое тяжелым острым респираторным синдромом, вызванным коронавирусом 2 (SARS-CoV-2). Распространение нового коронавируса потребовало решительных действий во всех сферах жизни во всем мире.

Обеспечение надежного электроснабжения жизненно важно. Ядерная энергия обеспечивает около 10% мировой электроэнергии, поэтому ядерные реакторы должны играть ключевую роль.Операторы реакторов предприняли шаги для защиты своих сотрудников и внедрили планы обеспечения непрерывности бизнеса, чтобы обеспечить непрерывное функционирование ключевых аспектов своей деятельности. Эти действия более подробно описаны в нашем специальном информационном документе COVID-19 Coronavirus and Nuclear Energy.

Помимо выработки электроэнергии, ядерные технологии имеют медицинские приложения, которые помогут в борьбе с Covid-19. Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) предоставляет диагностические наборы, оборудование и обучение методам обнаружения ядерного происхождения странам, обращающимся за помощью в борьбе с глобальным распространением нового коронавируса, вызывающего Covid-19.

Потребность в новых генерирующих мощностях

Существует очевидная потребность в новых генерирующих мощностях по всему миру, как для замены старых установок, работающих на ископаемом топливе, особенно работающих на угле, которые выделяют много углекислого газа, так и для удовлетворения возросшего спроса на электроэнергию во многих странах. В 2018 году 64% электроэнергии было произведено за счет сжигания ископаемого топлива. Несмотря на активную поддержку и рост возобновляемых источников электроэнергии в последние годы, вклад ископаемого топлива в производство электроэнергии практически не изменился за последние 10 лет или около того (66.5% в 2005 г.).

Международное энергетическое агентство ОЭСР ежегодно публикует сценарии в области энергетики. В его «Перспективе развития мировой энергетики на 2020 год» 1 содержится амбициозный «Сценарий устойчивого развития», который, помимо прочего, соответствует обеспечению чистой и надежной энергии и сокращению загрязнения воздуха. В этом сценарии декарбонизации производство электроэнергии на атомных станциях увеличится почти на 55% к 2040 году до 4320 ТВтч, а мощность вырастет до 599 ГВт. Всемирная ядерная ассоциация выдвинула более амбициозный сценарий, чем этот: программа Harmony предлагает добавить к 2050 году новые ядерные мощности на 1000 ГВт, чтобы обеспечить 25% электроэнергии (около 10 000 ТВт-ч) из 1250 ГВт-ч мощности (после разрешения на пенсию).Это потребует добавления 25 ГВт в год с 2021 года с увеличением до 33 ГВт в год, что не сильно отличается от 31 ГВт, добавленного в 1984 году, или общего рекорда в 201 ГВт в 1980-х годах. Обеспечение четверти мировой электроэнергии за счет ядерной энергетики существенно снизит выбросы углекислого газа и улучшит качество воздуха.

Обзор мира

Все части мира участвуют в развитии ядерной энергетики, и некоторые примеры приведены ниже.

Актуальные данные о действующих, строящихся и планируемых реакторах по всему миру см. В таблице «Мировые ядерные энергетические реакторы и потребности в уране».

Подробную информацию на уровне страны см. В разделе «Профили стран» Информационной библиотеки Всемирной ядерной ассоциации.

Северная Америка

В Канаде имеется 19 действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 13,6 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 15% электроэнергии страны.

Все, кроме одного из 19 ядерных реакторов страны, расположены в Онтарио. Десять из этих единиц - шесть в Брюсе и четыре в Дарлингтоне - подлежат ремонту.Программа продлит срок эксплуатации на 30-35 лет. Подобные ремонтные работы позволили Онтарио отказаться от угля в 2014 году, достигнув одного из самых чистых в мире смесей электроэнергии.

В Мексике есть два действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 1,6 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 4,5% электроэнергии страны.

В США имеется 95 действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 97,2 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 20% электроэнергии страны.

Четыре реактора AP1000 строились, но два из них были списаны. Одной из причин перерыва в строительстве новых зданий в США на сегодняшний день является чрезвычайно успешная эволюция стратегий технического обслуживания. За последние 15 лет улучшение эксплуатационных характеристик привело к увеличению использования атомных электростанций США, при этом увеличенная мощность эквивалентна строительству 19 новых станций мощностью 1000 МВт.

В 2016 году в стране был введен в эксплуатацию первый новый ядерный реактор за 20 лет.Несмотря на это, количество действующих реакторов в последние годы сократилось с пикового значения в 104 в 2012 году. Досрочное закрытие было вызвано сочетанием факторов, включая дешевый природный газ, либерализацию рынка, чрезмерное субсидирование возобновляемых источников и политические агитация.

Южная Америка

Аргентина имеет три реактора общей полезной мощностью 1,6 ГВт. В 2019 году страна вырабатывала 6% электроэнергии на атомной электростанции.

Бразилия имеет два реактора общей полезной мощностью 1.9 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 3% электроэнергии страны.

Западная и Центральная Европа

Бельгия имеет семь действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 5,9 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 48% электроэнергии страны.

Финляндия имеет четыре действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 2,8 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 35% электроэнергии страны. Пятый реактор - EPR мощностью 1720 МВт (эл.) - находится в стадии строительства, и есть планы построить российский блок ВВЭР-1200 на новой площадке (Ханхикиви).

Франция имеет 56 действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 61,4 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 71% электроэнергии страны.

Энергетическая политика 2015 года была нацелена на сокращение доли страны в ядерной генерации до 50% к 2025 году. Эта цель теперь перенесена на 2035 год. Министр энергетики страны заявил, что цель нереалистична и что она увеличит выбросы углерода в стране. выбросы диоксида ставят под угрозу надежность поставок и создают опасность для рабочих мест.

Один реактор в настоящее время строится во Франции - EPR мощностью 1750 МВт во Фламанвилле.

В Германии продолжают работать шесть ядерных энергетических реакторов общей полезной мощностью 8,1 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 12,5% электроэнергии страны.

Германия прекращает производство ядерной энергии примерно к 2022 году в рамках своей политики Energiewende . Energiewende , широко известный как наиболее амбициозная национальная политика смягчения последствий изменения климата, еще не обеспечила значительного сокращения выбросов двуокиси углерода (CO 2 ).В 2011 году, через год после введения политики, в результате сжигания топлива в Германии было выброшено 731 млн тонн CO 2 ; в 2018 году страна выбросила 677 млн ​​тонн CO 2 и была седьмым по величине источником выбросов CO 2 в мире. 2 Правительство Германии рассчитывает не достичь своей цели по сокращению выбросов на 40% по сравнению с уровнями 1990 года с большим отрывом.

В Нидерландах есть один действующий ядерный реактор полезной мощностью 0,5 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 3% электроэнергии страны.

Испания имеет семь действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 7,1 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 21% электроэнергии страны.

В Швеции имеется семь действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 7,7 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 34% электроэнергии страны.

Страна закрывает несколько старых реакторов, но вложила значительные средства в продление срока эксплуатации и повышение номинальной мощности.

В Швейцарии имеется четыре действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 3.0 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 24% электроэнергии страны.

В Соединенном Королевстве имеется 15 действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 8,9 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 16% электроэнергии страны.

В середине 2006 года в правительственном энергетическом документе Великобритании была одобрена замена устаревшего парка ядерных реакторов в стране новыми ядерными реакторами. Начато строительство первой из станций нового поколения.

Центральная и Восточная Европа, Россия

В Армении есть один ядерный энергетический реактор полезной мощностью 0.4 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 28% электроэнергии страны.

В Беларуси строится первая атомная электростанция, и к 2020 году планируется ввести в действие первый из двух российских реакторов. В настоящее время почти вся электроэнергия в стране производится из природного газа.

Болгария имеет два действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 2,0 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 38% электроэнергии страны.

В Чешской Республике имеется шесть действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 3.9 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 35% электроэнергии страны.

В Венгрии есть четыре действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 1,9 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 49% электроэнергии страны.

В Румынии есть два действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 1,3 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 19% электроэнергии страны.

В России работает 38 ядерных реакторов общей полезной мощностью 28,5 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 20% электроэнергии страны.

Постановление правительства от 2016 года определило строительство к 2030 году 11 атомных энергетических реакторов в дополнение к уже строящимся. В начале 2020 года в России строились четыре реактора общей мощностью 4,8 ГВт.

Сила российской атомной отрасли отражается в ее доминировании на экспортных рынках новых реакторов. Национальная ядерная промышленность страны в настоящее время участвует в проектах новых реакторов в Беларуси, Китае, Венгрии, Индии, Иране и Турции, а также в различной степени в качестве инвестора в Алжире, Бангладеш, Боливии, Индонезии, Иордании, Казахстане, Нигерии, Южной Африке, Таджикистан и Узбекистан среди других.

В Словакии имеется четыре действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 1,8 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 54% электроэнергии страны. Еще два блока находятся в стадии строительства.

В Словении имеется один действующий ядерный реактор полезной мощностью 0,7 ГВт. В 2019 году Словения вырабатывала 37% электроэнергии на атомной электростанции.

Украина имеет 15 действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 13,1 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 54% электроэнергии страны.

Турция начала строительство своей первой атомной электростанции в апреле 2018 года, начало эксплуатации ожидается в 2023 году.

Азия

Бангладеш начала строительство первого из двух запланированных российских реакторов ВВЭР-1200 в 2017 году. Строительство второго началось в 2018 году. Он планирует ввести в эксплуатацию первый блок к 2023 году. В настоящее время страна производит практически всю электроэнергию из ископаемого топлива .

Китай имеет 48 действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 46.5 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 5% электроэнергии страны.

Страна продолжает доминировать на рынке строительства новых ядерных объектов. В начале 2020 года 11 из 53 строящихся в мире реакторов находились в Китае. В 2018 году Китай стал первой страной, которая ввела в эксплуатацию два новых образца - AP1000 и EPR. Китай начинает экспортный маркетинг реактора Hualong One, в основном собственной конструкции.

Сильный импульс для развития новой ядерной энергетики в Китае исходит из необходимости улучшить качество городского воздуха и сократить выбросы парниковых газов.Заявленная правительством долгосрочная цель, изложенная в Плане действий Стратегии развития энергетики на 2014-2020 гг. - это мощность 58 ГВт к 2020 году, еще 30 ГВтэ находятся в стадии строительства.

В Индии имеется 22 действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 6,3 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 3% электроэнергии страны.

Правительство Индии намерено наращивать свои ядерные мощности в рамках своей масштабной программы развития инфраструктуры. В 2010 году правительство поставило амбициозную цель - 14.К 2024 году выйдет 6 ГВтэ ядерной мощности. В начале 2020 года в Индии строились семь реакторов общей мощностью 5,3 ГВт.

Япония имеет 33 действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 31,7 ГВт. В начале 2020 года после аварии на Фукусиме в 2011 году только девять реакторов были снова введены в эксплуатацию, а еще 17 находятся в процессе утверждения перезапуска. В прошлом 30% электроэнергии в стране производилось на атомных станциях; в 2019 году этот показатель составлял всего 8%.

Южная Корея имеет 24 действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 23,2 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 26% электроэнергии страны.

В Южной Корее четыре новых реактора строятся внутри страны, а также четыре в Объединенных Арабских Эмиратах. Он планирует еще два, после чего энергетическая политика остается неопределенной. Он также участвует в интенсивных исследованиях будущих конструкций реакторов.

Пакистан имеет пять действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 1.3 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 7% электроэнергии страны. В Пакистане строятся два китайских блока Hualong One.

Африка

В Южной Африке есть два действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 1,9 ГВт, и это единственная африканская страна, которая в настоящее время производит электроэнергию на атомных станциях. В 2019 году атомная энергия произвела 7% электроэнергии страны. Южная Африка по-прежнему привержена планам по наращиванию мощностей, но финансовые ограничения значительны.

Ближний Восток

У Ирана есть один действующий ядерный реактор полезной мощностью 0.9 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 2% электроэнергии страны. Строится второй энергоблок ВВЭР-1000 российской разработки.

В Объединенных Арабских Эмиратах имеется один действующий ядерный реактор мощностью 1,3 ГВт. Еще три блока находятся в стадии строительства на том же заводе (Бараках).

Страны с развивающейся ядерной энергетикой

Как указано выше, Бангладеш, Беларусь, Турция и Объединенные Арабские Эмираты строят свои первые атомные электростанции. Ряд других стран переходят к использованию ядерной энергии для производства электроэнергии.Для получения дополнительной информации см. Страницу о странах с развивающейся ядерной энергетикой.

Повышенная производительность существующих реакторов

Характеристики ядерных реакторов со временем значительно улучшились. За последние 40 лет доля реакторов с высокими коэффициентами мощности значительно увеличилась. Например, 62% реакторов достигли коэффициента мощности выше 80% в 2018 году по сравнению с 28% в 1978 году, тогда как только 7% реакторов имели коэффициент мощности ниже 50% в 2018 году по сравнению с 20% в 1978 году.

Долгосрочные тенденции в факторах мощности

Также следует отметить отсутствие значимой возрастной тенденции в среднем коэффициенте мощности реакторов за последние пять лет.

Коэффициент средней мощности 2015-2018 гг. По возрасту реакторов

Реакторы ядерные прочие

Помимо коммерческих атомных электростанций, в более чем 50 странах работают около 220 исследовательских реакторов, и еще больше находится в стадии строительства.Многие из этих реакторов используются не только для исследований и обучения, но и для производства медицинских и промышленных изотопов.

Использование реакторов для морских силовых установок в основном ограничивается основными военно-морскими силами, где они играли важную роль в течение пяти десятилетий, обеспечивая энергией подводные лодки и большие надводные корабли. Свыше 160 кораблей, в основном подводных лодок, приводятся в движение примерно 200 ядерными реакторами, и накоплен более чем 13 000 реакторно-летний опыт работы с морскими реакторами. Россия и США списали многие свои атомные подводные лодки со времен холодной войны.

Россия также управляет флотом крупных атомных ледоколов, и еще несколько строятся. Он также подключил плавучую атомную электростанцию ​​с двумя реакторами мощностью 32 МВт к сети в отдаленном арктическом районе Певек. Реакторы адаптированы от ледоколов.

Для получения дополнительной информации см. Страницу «Многообразие использования ядерных технологий».

Примечания и ссылки

Ссылки

1. Международное энергетическое агентство ОЭСР, World Energy Outlook 2020 [Назад]
2.Статистика Международного энергетического агентства ОЭСР [Назад]

Общие ссылки

Всемирная ядерная ассоциация, Отчет о результатах деятельности в ядерной сфере за 2020 год

.

Смотрите также