Usinas nucleares. Usinas nucleares da Ucrânia. Usinas nucleares na Rússia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

As necessidades energéticas modernas da humanidade estão crescendo a um ritmo gigantesco. Seu consumo para iluminação de cidades, para necessidades industriais e outras da economia nacional é crescente. Assim, cada vez mais fuligem da queima de carvão e óleo combustível é emitida para a atmosfera, e o efeito estufa aumenta. Além disso, tem se falado cada vez mais nos últimos anos sobre a introdução de veículos elétricos, o que também contribuirá para o aumento do consumo de eletricidade.

Infelizmente, as UHEs ecologicamente corretas não são capazes de cobrir necessidades tão gigantescas, e um aumento no número de usinas termelétricas e termelétricas simplesmente não é aconselhável. O que fazer neste caso? E não há muito por onde escolher: as usinas nucleares, se operadas corretamente, são uma excelente saída para o impasse energético.

Apesar do que aconteceu em Chernobyl, mesmoAtentos aos recentes fracassos dos japoneses, cientistas de todo o mundo reconhecem que o átomo pacífico é a única solução para a crise energética que se aproxima hoje. As fontes alternativas de energia amplamente divulgadas não fornecem nem um centésimo da quantidade de eletricidade que o mundo precisa todos os dias.

Além disso, mesmo a explosão da usina nuclear de Chernobyl não causou nem um centésimo dos danos ao meio ambiente, o que se nota mesmo com uma catástrofe em uma plataforma de petróleo. O incidente da BP é uma clara confirmação disso.

Princípio de funcionamento de um reator nuclear

A fonte de calor são os elementos combustíveis - TVEL. Na verdade, estes são tubos feitos de liga de zircônio, que está levemente sujeita a degeneração mesmo na zona de fissão ativa dos átomos. Dentro são colocados comprimidos de dióxido de urânio ou grãos de uma liga de urânio e molibdênio. Dentro do reator, esses tubos são montados em conjuntos, cada um contendo 18 elementos combustíveis.

No total, podem ser quase duas mil montagens, e são colocadas em canais dentro da alvenaria de grafite. O calor liberado é coletado por meio de um refrigerante e, nas modernas usinas nucleares, existem dois circuitos de circulação. No segundo deles, a água não interage de forma alguma com o núcleo do reator, o que aumenta significativamente a segurança da estrutura como um todo. O próprio reator está localizado em um eixo, e uma cápsula especial é criada para alvenaria de grafite da mesma liga de zircônio (30 mm de espessura).

Toda a estrutura repousa sobre uma base extremamente maciça de concreto de alta resistência, sob a qual está localizada a piscina. Serve para resfriar o nuclearcombustível em caso de acidente.

O princípio de operação é simples: os elementos combustíveis são aquecidos, o calor deles é transferido para o refrigerante primário (sódio líquido, deutério), após o qual a energia é transferida para o circuito secundário, dentro do qual a água circula sob enorme pressão. Imediatamente ferve, e o vapor gira as turbinas dos geradores. Depois disso, o vapor entra nos dispositivos de condensação, volta novamente ao estado líquido, após o qual é novamente enviado ao circuito secundário.

História da Criação

Na segunda metade da década de 1940, todos os esforços foram feitos na URSS para criar projetos que envolvessem o uso pacífico da energia atômica. O famoso acadêmico Kurchatov, falando em uma reunião ordinária do Comitê Central do PCUS, apresentou uma proposta de usar a energia atômica para gerar eletricidade, da qual o país, se recuperando de uma terrível guerra, precisava urgentemente.

Em 1950, começou a construção de uma usina nuclear (a primeira do mundo, aliás), que foi instalada na vila de Obninskoye, na região de Kaluga. Quatro anos depois, esta estação, com capacidade de 5 MW, foi lançada com sucesso. A singularidade do evento também está no fato de que nosso país se tornou o primeiro estado do mundo que conseguiu efetivamente usar o átomo exclusivamente para fins pacíficos.

Continuar o trabalho

Já em 1958, começaram os trabalhos de projeto da central nuclear siberiana. A capacidade de projeto aumentou imediatamente em 20 vezes, chegando a 100 MW. Mas a singularidade da situação não está nem nisso. Quando a estação foi entregue, seu retorno foi de 600 MW. Cientistas em apenas um paranos conseguiram melhorar muito o projeto, e recentemente esse desempenho parecia completamente impossível.

No entanto, as usinas nucleares nas extensões da União não cresceram mais do que cogumelos. Assim, alguns anos após a usina nuclear da Sibéria, a usina nuclear de Beloyarsk foi lançada. Logo uma estação foi construída em Voronezh. Em 1976, a usina nuclear de Kursk entrou em operação, cujos reatores foram seriamente modernizados em 2004.

Em geral, as usinas nucleares foram construídas de forma planejada ao longo do pós-guerra. Somente o desastre de Chernobyl poderia retardar esse processo.

Como eram as coisas no exterior

Não se deve supor que tais desenvolvimentos foram realizados exclusivamente em nosso país. Os britânicos estavam bem cientes de quão importantes as usinas nucleares poderiam ser e, portanto, trabalharam ativamente nessa direção. Assim, já em 1952, eles lançaram seu próprio projeto para desenvolver e construir usinas nucleares. Quatro anos depois, a cidade de Calder Hall tornou-se a primeira cidade nuclear inglesa com sua própria usina de 46 MW. Em 1955, uma usina nuclear foi solenemente comissionada na cidade americana de Shippingport. Sua potência era igual a 60 MW. Desde então, as usinas nucleares começaram sua marcha triunfal ao redor do mundo.

Ameaças ao átomo pacífico

A primeira euforia de domar o átomo foi logo substituída por ansiedade e medo. Claro, a usina nuclear de Chernobyl foi o desastre mais grave, mas houve a usina Mayak, acidentes com reatores nucleares em submarinos nucleares, além de outros incidentes, muitos dos quais provavelmente nunca saberemos. As consequências desses acidentesobrigou as pessoas a pensar em elevar o nível da cultura no uso da energia atômica. Além disso, a humanidade mais uma vez percebeu que era incapaz de resistir às forças elementais da natureza.

Muitos luminares da ciência mundial vêm discutindo há muito tempo como tornar as usinas nucleares mais seguras. Em Moscou, em 1989, uma assembléia mundial foi convocada, com base nos resultados da reunião, foram tiradas conclusões sobre a necessidade de apertar radicalmente o controle sobre a energia nuclear.

Hoje, as comunidades globais estão monitorando de perto como todos esses acordos são observados. No entanto, nenhuma quantidade de observação e controle pode salvar de desastres naturais ou estupidez banal. Isso foi mais uma vez confirmado pelo acidente em Fukushima-1, como resultado do qual centenas de milhões de toneladas de água radioativa foram derramadas no Oceano Pacífico. Em geral, o Japão, onde a usina nuclear é o único meio de suprir as gigantescas necessidades da indústria e da população com eletricidade, não abandonou o programa de construção da usina nuclear.

Classificação

Todas as usinas nucleares podem ser classificadas de acordo com o tipo de energia produzida, bem como de acordo com o modelo de seu reator. O grau de segurança, o tipo de construção, bem como outros parâmetros importantes também são levados em consideração.

É assim que eles são classificados de acordo com o tipo de energia produzida:

• Usinas nucleares. A única energia que eles geram é a eletricidade.
• Usinas termelétricas nucleares. Além da eletricidade, essas instalações também geram calor, o que as torna especialmente valiosas para implantação nas cidades do norte. Lá, a operação de uma usina nuclearpermite reduzir drasticamente a dependência da região em relação ao abastecimento de combustível de outras regiões.

Combustível usado e outras características

Os mais comuns são os reatores nucleares que usam urânio enriquecido como combustível. O refrigerante é água leve. Esses reatores são chamados de reatores de água leve e existem dois tipos deles. No primeiro caso, o vapor que é usado para girar as turbinas é formado no núcleo do reator.

Para a formação de vapor no segundo caso, é utilizado um sistema de dissipador de calor, devido ao qual a água não entra no núcleo. A propósito, o desenvolvimento deste sistema começou já nos anos 50 do século passado, e os desenvolvimentos militares americanos serviram de base para isso. Na mesma época, a URSS desenvolveu um reator do primeiro tipo, mas com um sistema moderador, no qual eram usadas hastes de grafite.

Assim surgiu o reator refrigerado a gás, que é usado por muitas usinas nucleares na Rússia. A rápida aceleração da construção de estações desse modelo em particular deveu-se ao fato de os reatores produzirem plutônio para armas como subproduto. Além disso, mesmo o urânio natural comum, cujos depósitos em nosso país são muito grandes, é adequado como combustível para essa variedade.

Outro tipo de reator bastante difundido em todo o mundo é o modelo de água pesada alimentado por urânio natural. No início, tais modelos foram criados por quase todos os países que tinham acesso a reatores nucleares, mashoje, apenas o Canadá está entre seus exploradores, em cujas entranhas se encontram os mais ricos depósitos de urânio natural.

Como os reatores foram melhorados?

Primeiro, o aço comum foi usado para a fabricação de revestimentos de barras de combustível e canais de circulação. Naquela época, ainda não se conhecia as ligas de zircônio, que são muito mais adequadas para tais fins. O reator foi resfriado com água fornecida sob pressão de 10 atmosferas.

O vapor liberado ao mesmo tempo tinha uma temperatura de 280 graus. Todos os canais nos quais as barras de combustível estavam localizadas foram removíveis, pois precisavam ser substituídos com relativa frequência. O fato é que na zona de atividade do combustível nuclear, os materiais são rapidamente submetidos a deformação e destruição. Na verdade, os elementos estruturais do núcleo são projetados para 30 anos, mas nesses casos, o otimismo é inaceitável.

Varas de combustível

Neste caso, os cientistas decidiram usar uma variante com resfriamento tubular unilateral. Este design reduz drasticamente as chances de produtos de fissão entrarem no circuito de troca de calor, mesmo em caso de danos ao elemento combustível. O mesmo combustível nuclear é uma liga de urânio e molibdênio. Esta solução possibilitou a criação de equipamentos relativamente baratos e confiáveis que podem operar de forma estável mesmo em temperaturas significativamente elevadas.

Chernobyl

Por mais estranho que possa parecer, mas a infame Chernobyl, cuja usina nuclear se tornou um símbolo dos desastres causados pelo homem no século passado, foi um verdadeiro triunfo da ciência. Naquela época, as tecnologias mais avançadas foram usadas em sua construção e design. A potência do reator sozinho atingiu 3200 MW. O combustível também era novo: o dióxido de urânio natural enriquecido foi usado pela primeira vez na usina nuclear de Chernobyl. Uma tonelada desse combustível contém apenas 20 quilos de urânio-235. No total, 180 toneladas de dióxido de urânio foram carregadas no reator. Ainda não se sabe exatamente quem e com que propósito decidiu realizar um experimento na estação que contrariava todas as regras de segurança concebíveis.

Usinas nucleares na Rússia

Se não fosse o desastre de Chernobyl, em nosso país (provavelmente) o programa para a construção mais ampla e difundida de usinas nucleares ainda continuaria. De qualquer forma, essa foi a abordagem planejada na URSS.

Em geral, imediatamente após Chernobyl, muitos programas começaram a ser massivamente reduzidos, o que imediatamente levou a um aumento nos preços de muitos tipos de transportadores de calor "amigas do meio ambiente". Em muitas áreas, eles foram forçados a retornar à construção de usinas termelétricas, que (inclusive) funcionam até a carvão, continuando a poluir monstruosamente a atmosfera das grandes cidades.

Em meados dos anos 2000, o governo percebeu a necessidade de desenvolver o programa nuclear, pois sem ele seria simplesmente impossível fornecer a muitas regiões do nosso país a quantidade necessária de energia.

Quantas usinas nucleares temos hoje em nosso país? Apenas dez. Sim, são todas usinas nucleares russas. Mas mesmo esse número gera mais de 16% da energia consumidanossos cidadãos. A capacidade de todas as 33 unidades de energia que operam como parte dessas usinas nucleares é de 25,2 GW. Quase 37% das necessidades de eletricidade de nossas regiões do norte são cobertas por usinas nucleares.

Uma das mais famosas é a usina nuclear de Leningrado, construída em 1973. Atualmente, está em andamento a construção intensiva da segunda etapa, que permitirá aumentar a capacidade de produção (4 mil MW) pelo menos duas vezes.

NPPs ucranianas

A União Soviética fez muito, inclusive pelo desenvolvimento da energia nas repúblicas sindicais. Assim, a Lituânia recebeu ao mesmo tempo não apenas uma excelente infraestrutura e muitas empresas industriais, mas também a central nuclear de Ignalina, que até 2005 era uma verdadeira “frango marcado”, fornecendo quase toda a região do Báltico com baratas (e suas próprias!) Energia.

Mas o principal presente foi feito para a Ucrânia, que recebeu quatro usinas de uma só vez. A central nuclear de Zaporozhye é geralmente a mais poderosa da Europa, fornecendo 6 GW de energia de uma só vez. Em geral, as usinas nucleares da Ucrânia oferecem a oportunidade de fornecer eletricidade de forma independente, da qual a Lituânia não pode mais se orgulhar.

Agora todas as mesmas quatro estações estão funcionando: Zaporozhye, Rivne, South-Ukrainian e Khmelnitsky. Ao contrário da crença popular, o terceiro bloco da usina nuclear de Chernobyl continuou a operar até 2000, abastecendo regularmente a região com eletricidade. No momento, 46% de toda a eletricidade ucraniana é produzida por usinas nucleares ucranianas.

Estranhas ambições políticas das autoridades do país levaram a que em 2011 fossefoi tomada a decisão de substituir elementos de combustível russos por americanos. O experimento falhou completamente e quase US$ 200 milhões em danos foram causados à indústria ucraniana.

Prospects

Hoje, os benefícios do átomo pacífico são novamente lembrados em todo o mundo. Uma cidade inteira pode ser abastecida com energia de uma pequena e primitiva usina nuclear, que consome cerca de 2 toneladas de combustível por ano. Quanto gás ou carvão terá que ser queimado durante o mesmo período? Portanto, as perspectivas para a tecnologia são enormes: os tipos tradicionais de energia estão em constante crescimento de preço e seu número está diminuindo.