NPP: do passado para o presente
Uma usina nuclear é uma empresa que é uma combinação de equipamentos e instalações para a geração de energia elétrica. A especificidade desta instalação reside no método de obtenção de calor. A temperatura necessária para gerar eletricidade surge no processo de decomposição de átomos.
O papel do combustível para usinas nucleares é realizado com mais freqüência por urânio com um número de massa de 235 (235U). Precisamente porque este elemento radioativo é capaz de suportar uma reação nuclear em cadeia, ele é usado em usinas nucleares e também é usado em armas nucleares.
Países com o maior número de usinas nucleares
Hoje, existem 192 usinas nucleares operando em 31 países do mundo, usando 451 reatores nucleares com uma capacidade total de 394 GW. A grande maioria das usinas nucleares está localizada na Europa, na América do Norte, no Extremo Oriente e no território da antiga URSS, enquanto na África quase não existe, e na Austrália e na Oceania não há nenhuma. Outros 41 reatores não produziram eletricidade de 1,5 a 20 anos, e 40 deles estão no Japão.
Nos últimos 10 anos, 47 unidades de energia foram comissionadas no mundo, quase todas localizadas na Ásia (26 na China) ou na Europa Oriental. Dois terços dos reatores atualmente em construção estão na China, Índia e Rússia. O PRC está implementando o programa mais ambicioso para a construção de novas NPPs, cerca de uma dúzia de outros países ao redor do mundo estão construindo NPPs ou estão desenvolvendo projetos para sua construção.
Além dos Estados Unidos, a lista dos países mais avançados no campo da energia nuclear inclui:
- França;
- Japão;
- Rússia;
- Coreia do Sul
Em 2007, a Rússia começou a construir a primeira usina nuclear flutuante do mundo, permitindo resolver o problema de escassez de energia em áreas costeiras remotas do país.[12]. A construção enfrentou atrasos. De acordo com várias estimativas, a primeira usina nuclear flutuante funcionará em 2018-2019.
Vários países, incluindo Estados Unidos, Japão, Coréia do Sul, Rússia, Argentina, estão desenvolvendo mini-usinas nucleares com capacidade de cerca de 10 a 20 MW para fins de calor e energia de indústrias individuais, complexos residenciais e, no futuro, residências individuais. Supõe-se que reatores de pequeno porte (ver, por exemplo, Hyperion NPP) podem ser criados usando tecnologias seguras que reduzem repetidamente a possibilidade de vazamento de material nuclear[13]. A construção de um reator CAREM25 de pequeno porte está em andamento na Argentina. A primeira experiência de uso de mini-usinas nucleares foi obtida pela URSS (Bilibino NPP).
O princípio de funcionamento de usinas nucleares
O princípio de operação de uma usina nuclear baseia-se na operação de um reator nuclear (às vezes chamado de atômico) - um projeto granel especial no qual a divisão de átomos ocorre com a liberação de energia.
Existem diferentes tipos de reatores nucleares:
- O PHWR (também conhecido como "reator pressurizado de água pesada") é usado principalmente no Canadá e nas cidades indianas. É baseado na água, cuja fórmula é D2O. Ele executa a função de refrigerante e moderador de nêutrons. A eficiência está se aproximando de 29%;
- VVER (reator de potência refrigerado a água). Actualmente, os WWER são operados apenas no CIS, em particular, o modelo VVER-100. O reator tem uma eficiência de 33%;
- GCR, AGR (água de grafite). O líquido contido em tal reator age como um refrigerante. Neste projeto, o moderador de nêutrons é grafite, daí o nome. A eficiência é de cerca de 40%.
De acordo com o princípio do dispositivo, os reatores também são divididos em:
- PWR (reator de água pressurizada) - é projetado de modo que a água sob uma certa pressão retarda a reação e fornece calor;
- BWR (projetado de tal forma que o vapor e a água estão na parte principal do dispositivo sem um circuito de água);
- RBMK (reator de canal tendo uma capacidade particularmente grande);
- BN (o sistema funciona devido à troca rápida de nêutrons).
A estrutura e estrutura de uma usina nuclear. Como funciona uma usina nuclear?
Uma usina nuclear típica consiste em blocos, dentro de cada um dos quais são colocados vários dispositivos técnicos. A mais significativa dessas unidades é o complexo com uma sala de reatores, garantindo a operabilidade de todo o NPP. Consiste nos seguintes dispositivos:
- reator;
- bacia (é armazenado nele combustível nuclear);
- máquinas de carregamento de combustível;
- Sala de controle (painel de controle em blocos, com a ajuda dos operadores pode observar o processo de fissão nuclear).
Este edifício é seguido por um corredor. É equipado com geradores de vapor e é a turbina principal. Imediatamente atrás deles estão os capacitores, assim como as linhas de transmissão de eletricidade que se estendem além das fronteiras do território.
Entre outras coisas, há uma unidade com piscinas para combustível irradiado e unidades especiais projetadas para resfriamento (elas são chamadas de torres de resfriamento). Além disso, piscinas de pulverização e reservatórios naturais são usados para resfriamento.
O princípio de funcionamento de usinas nucleares
Em todas as centrais nucleares sem exceção, existem 3 estágios de conversão de energia elétrica:
- nuclear com a transição para o calor;
- térmica, transformando-se em mecânica;
- mecânico, convertido em elétrico.
O urânio desiste dos nêutrons, resultando na liberação de calor em grandes quantidades. A água quente do reator é bombeada através de bombas através de um gerador de vapor, onde ela libera algum calor, e retorna ao reator novamente. Como esta água está sob alta pressão, ela permanece em estado líquido (nos reatores VVER modernos, cerca de 160 atmosferas a ~ 330 ° C[7]). No gerador de vapor, esse calor é transferido para a água do circuito secundário, que está sob pressão muito menor (metade da pressão do circuito primário e menos), portanto, ele ferve. O vapor resultante entra na turbina a vapor, que gira o gerador, e depois no condensador, onde o vapor é resfriado, se condensa e entra novamente no gerador de vapor. O condensador é resfriado com água de uma fonte externa aberta de água (por exemplo, uma lagoa de resfriamento).
Tanto o primeiro quanto o segundo circuito estão fechados, o que reduz a probabilidade de vazamento de radiação. As dimensões das estruturas do circuito primário são minimizadas, o que também reduz os riscos de radiação. A turbina a vapor e o condensador não interagem com a água do circuito primário, o que facilita os reparos e reduz a quantidade de resíduos radioativos durante o desmantelamento da estação.
Mecanismos de proteção de NPP
Todas as centrais nucleares estão necessariamente equipadas com sistemas de segurança integrados, por exemplo:
- localização - limitar a propagação de substâncias nocivas em caso de acidente, resultando em uma liberação de radiação;
- fornecimento - serve uma certa quantidade de energia para o funcionamento estável dos sistemas;
- gerentes - servem para garantir que todos os sistemas de proteção funcionem normalmente.
Além disso, o reator pode falhar em uma emergência. Nesse caso, a proteção automática interromperá as reações em cadeia se a temperatura no reator continuar a subir. Posteriormente, esta medida exigirá um trabalho sério de restauração para reativar o reator.
Após o perigoso acidente ocorrido na Central de Chernobyl, cuja causa acabou por ser um projeto de reator imperfeito, eles começaram a prestar mais atenção às medidas de proteção, e também realizaram trabalhos de projeto para garantir maior confiabilidade dos reatores.
Catástrofe do século XXI e suas consequências
Em março de 2011, o nordeste do Japão foi atingido por um terremoto que causou um tsunami, que acabou danificando 4 dos 6 reatores da usina nuclear de Fukushima-1.
Menos de dois anos após a tragédia, o número oficial de mortos na catástrofe ultrapassou os 1.500, enquanto 20.000 continuam desaparecidos e outros 300.000 foram forçados a abandonar as suas casas.
Houve vítimas que não puderam deixar o local por causa da enorme dose de radiação. Uma evacuação imediata foi organizada para eles, com duração de 2 dias.
No entanto, todos os anos os métodos de prevenção de acidentes em usinas nucleares, bem como a neutralização de situações de emergência estão melhorando - a ciência está avançando constantemente. No entanto, o futuro se tornará claramente o apogeu de formas alternativas de gerar eletricidade - em particular, é lógico esperar o surgimento de células solares orbitais gigantes nos próximos 10 anos, o que é bastante viável em condições leves, assim como outras tecnologias, incluindo tecnologias revolucionárias de energia.
