Зачем вода электростанциям?

Мирный и плавучий: зачем Россия отправляет атомную станцию на Чукотку

Зачем вода электростанциям?

Российская плавучая атомная электростанция скоро морем отправится на Чукотку. Что о ней пишут зарубежные СМИ, чем она так пугает «зеленых» и как всё это связано с северной гонкой вооружений, рассказывают «Известия».

В конце июня Ростехнадзор выдал лицензию на эксплуатацию ядерной установки плавучего энергетического блока «Академик Ломоносов». Это судно длиной 144,4 м, шириной 30 м, осадкой 6 м и водоизмещением 21,5 тыс. т, на котором стоят два ядерных реактора. В конце августа оно отправится из Мурманска в чукотский порт Певек. А в конце декабря начнет поставлять столько электричества, что всё население полуострова не сможет его потратить, даже если вообще перестанет выключать свет.

«Академик Ломоносов» — АЭС нового типа, основанная на платформе российских боевых атомоходов. Производство мирного атома не только даст жителям Крайнего Севера тепло, свет и чистую вода (АЭС — еще и завод по опреснению воды). Она обеспечит российское превосходство в районе арктического шельфа и Северного морского пути на много лет вперед.

Активисты из «Гринпис» уже назвали «Академика Ломоносова» бомбой замедленного действия и плавучим Чернобылем. Как пишет норвежское издание NRK, больше всего «зеленых» беспокоит, что произойдет со станцией при цунами. Опасения их сложно назвать безосновательными после аварии на японской АЭС «Фукусима-1». В 2011 году после сильнейшего в истории страны землетрясения и последовавшего за ним цунами вышли из строя системы охлаждения станции. Из-за этого на энергоблоках прогремели взрывы, а в Японии появилась своя зона отчуждения.

При проектировании «Академика Ломоносова» предусмотрели такую опасность, объяснил профессор Московского инженерно-физического института (МИФИ) Георгий Тихомиров. В случае цунами или землетрясения АЭС на судне поднимут над уровнем моря. «АЭС будет поднята над уровнем моря при помощи прочных опор, на которых она установлена . Реакторные блоки компактные и автономные. Это не такие реакторы, как были установлены на Чернобыльской АЭС, разумеется. Вариант развития событий по фукусимскому сценарию также исключен», — уверен Тихомиров.

Он добавил, что в Арктике в целом возникновение цунами и подземных толчков маловероятно. Хотя и там есть зоны с высокой сейсмической активностью. Поэтому вариант установки станции на вулканическом полуострове Камчатка в Тихом океане был исключен для спущенной на воду в 2010 году станции.

Еще одна претензия «зеленых» в том, что плавучая станция, на которой накапливается большое количество урана, может стать бомбой в руках террористов. Как пишет испанское издание EFE, это значит, что для охраны «Академика Ломоносова» потребуется целый военный флот. Профессор Тихомиров возможность захвата станции вообще исключает.

Георгий Тихомиров, профессор Московского инженерно-физического института:

До сих пор не было ни одной попытки захватить атомные станции. Кроме того, Чукотка в силу своей удаленности является вполне безопасным местом.

Ученый напомнил, что на всех современных АЭС введены чрезвычайные меры безопасности, в том числе для того, чтобы предотвратить доступ к радиоактивному топливу.

Свет, тепло, вода

Напротив, по мнению главы Дирекции по сооружению и эксплуатации плавучих атомных теплоэлектростанций «Росэнергоатома» Виталия Трутнева, ввод в эксплуатацию плавучей АЭС улучшит экологическую обстановку на Крайнем Севере. «В России и во всем мире впервые появляется возможность транспортировать источник безопасной экологической энергии, — сказал Трутнев британской The Times. — Это особенно актуально у нас в районе Крайнего Севера, где нет возможности подвести традиционные источники топлива и не загрязнять уникальную экологическую среду».

Читайте также  Зачем нужен обратный клапан на водопроводе?

Кроме получения электроэнергии, «Академик Ломоносов» станет мощным поставщиком тепла и может использоваться как завод по опреснению воды. В перспективе плавучий энергоблок с двумя реакторами КЛТ-40 сможет выдавать до 70 МВт электричества. Это позволит полностью отключить наземные Билибинскую АЭС (36 МВт) и Чаунскую ТЭЦ (30 МВт) на Чукотке.

Атомный лизинг

Мощностей «Академика Ломоносова» хватило бы на снабжение города с населением 200 тыс. человек. В Певеке, где планируется пришвартовать станцию, живет 5 тыс. человек. На всем Чукотском полуострове — около 50 тыс. Поэтому совершенно очевидно, что плавучая АЭС — инфраструктура не только для местных жителей, но и для Северного морского пути. Отступающие льды освободили акваторию этого торгового маршрута, сделав его коммерчески привлекательным: он значительно короче и рентабельнее других маршрутов между Азией и Европой.

При этом, как писало французское издание Le Huffington Post, электричеством, которое будет вырабатывать «Академик Ломоносов», могли бы пользоваться не только Россия, но и другие арктические государства: Канада, Дания, США и Норвегия. Теоретически атомная электростанция может сдаваться в лизинг, считают французские журналисты. Для этого есть юридические препоны, например, соглашение о нераспространении ядерных технологий, однако их можно обойти.

Кроме того, мощности плавучей АЭС будут использоваться для разработки шельфа Северного Ледовитого океана, писало американское издание The Christian Science Monitor. Там были найдены перспективные залежи полезных ископаемых, в том числе нефти и газа.

Станция может снабжать энергией буровые установки, которые становятся более рентабельными из-за таяния льдов. Пока же бурение и добыча нефти и газа в Арктике крайне затратны. Свободно перемещающийся мощный источник энергии мог бы удешевить и упростить этот процесс.

О том, что мощности плавучей АЭС будут питать разработку нефти, говорил и профессор Тихомиров из МИФИ: «Если на арктическом шельфе будет найдена нефть, наиболее логичным будет установить там плавучую АЭС».

Руководство «Росатома» неоднократно говорило, что подобные «Академику Ломоносову» АЭС могут продаваться другим странам. Среди заинтересованных покупателей назывались Финляндия и Бангладеш.

Стоимость «Академика Ломоносова», по данным шведского Ny Teknik, составляет порядка $331 млн. Но новые плавучие АЭС обойдутся дешевле и будут мощнее. Вместо КЛТ-40 мощностью по 35 МВт, которые используются на борту атомных ледоколов, на проектах второго поколения будут стоять уже реакторы РИТМ-200М мощностью в 50 МВт каждый.

Но до выдвижения реального коммерческого предложения зарубежным партнерам пока далеко. «Изначально мы планировали построить семь таких плавучих атомных электростанций.

Но сейчас сосредоточились на «Академике Ломоносове», чтобы набраться опыта», — сказал недавно руководитель дирекции по сооружению и эксплуатации «Академика Ломоносова» Дмитрий Алексеенко.

Так что в ближайшие годы Россия останется абсолютным лидером по выработке энергии в районе арктического шельфа и Северного морского пути. И единственным владельцем плавучей АЭС. Аналогичный проект под названием Surgis, запущенный США в 1968 году в Панамском канале, был выведен из эксплуатации меньше чем через 10 лет из-за слишком высоких затрат на содержание.

Источник: https://iz.ru/893602/ignat-shestakov/mirnyi-i-plavuchii-zachem-rossiia-otpravliaet-atomnuiu-stantciiu-na-chukotku

Зачем вода электростанциям

Зачем вода электростанциям?

Чудесная штука этот ядерный реактор. Ни дыма, ни гари, ни эшелонов с углем, ни цистерн с мазутом. Но жару реактор дает будь здоров. Чтобы понять, откуда этот жар берется, совершим маленькую экскурсию в атомную физику.

Все многообразие мира состоит из небольшого количества первоэлементов. Древние думали, что их немного – огонь, вода, земля, воздух.

Читайте также  Зачем нужен дроссель для люминесцентных ламп?

Ученые последующих веков поправили мудрецов прошлого: первоэлементов действительно не так уж много, но все же гораздо больше, чем пальцев на одной руке.

Что такое первоэлементы?

Первоэлементов (или просто элементов) на свете всего чуть больше сотни. Каждый такой элемент представлен типом атома – микроскопической, невидимой глазу частички материи. Атом тоже не очень прост. Он состоит из элементарных частиц. Ядро атома «слеплено» из протонов и нейтронов. Вокруг ядра по орбитам (или орбиталям) несутся электроны.

Тип атома, его принадлежность к тому или иному элементу определяется количеством электронов и протонов. Вот, например, атомы, в которых ядра состоят из одного протона, а по орбите бегает один электрон, образуют элемент водород. Водород – газ. Два атома водорода и один атом другого газа – кислорода – составляют молекулу воды. Иначе говоря, вода состоит из атомов двух разных элементов.

Атом алюминия выглядит посложнее. Ядро в нем состоит из 14 нейтронов и 13 протонов, ну и электронов тоже 13. Если кусок алюминия положить в какой-нибудь контейнер, а потом открыть этот контейнер через несколько миллионов лет, что окажется внутри? Алюминий. Его атомы, как и прежде, будут насчитывать по 14 нейтронов, 13 протонов и 13 электронов.

Алюминий, как говорят ученые, это стабильный элемент. Но не всем элементам «нравится» такая стабильная жизнь. Атомы некоторых из них (например, металла урана) с течением времени в некотором смысле «тают», теряя протоны и нейтроны. Эти элементарные частицы, разлетаясь в стороны, создают явление, называемое радиацией, которая, как вы наверное слышали, очень опасна для человека.

Сам же «облегченный» атом становится атомом другого элемента. Уран, например, в конечном итоге превращается в свинец.

Ядерный бильярд

С нестабильными, или радиоактивными, элементами порой происходят и другие интересные вещи. Вот атом разновидности урана – уран-235 – может не просто излучать радиацию, но даже самопроизвольно делиться. Его ядро вдруг распадается, образуя два более легких ядра. При этом выделяется большое количество энергии. Большое по сравнению с крошкой-атомом, конечно.

А что если как-нибудь заставить сразу много ядер урана-235 разделиться и выделить энергию? Тогда энергии будет о-го-го сколько! Можно ли так сделать? Можно! Если ядро урана-235 обстрелять одним-единственным нейтроном, то это ядро распадется (получатся ядра элементов барий и криптон). Кроме этих двух ядер, из бывшего атома урана вылетит несколько нейтронов.

Вы только что прочитали, что происходит во время атомного взрыва. Именно из урана-235 была сделана бомба, разрушившая Хиросиму 6 августа 1945 года.

Управление цепной реакцией деления атомных ядер

Ядерный взрыв – есть не что иное, как неуправляемая цепная реакция деления атомных ядер. Для разрушения городов и убийства сотен тысяч людей такая технология вполне подходит. Но вот для использования атома в мирных целях пришлось придумать, как цепной реакцией управлять.

Что для этого нужно сделать? Во-первых, требуется немного замедлять скорость нейтронов, крушащих ядра атомов, как бильярдные шары сложенную на столе пирамиду. Во-вторых, нужно иметь возможность выводить «с поля боя» часть беснующихся нейтронов.

Этим задачам и служит конструкция ядерного реактора.

Ядерное топливо, куда входит уран-235, спрессовывается в специальные гранулы, по форме напоминающие большие таблетки.

Эти таблетки столбиком помещаются внутрь стержней, в оболочке которых используются материалы, слабо поглощающие нейтроны (алюминий и цирконий). Стержни эти еще называют ТВЭЛами – тепловыделяющими элементами.

ТВЭЛы собирают в кассеты, или топливные сборки. Топливную сборку опускают в активную зону реактора. Тут-то все и начинается.

Атомный кипятильник

Есть такой простейший бытовой прибор – электрокипятильник. Состоит из вилки, провода и спирали нагревателя. Опускаем спираль в воду, втыкаем вилку в розетку – и несколько минут спустя вода закипела. Пока вокруг кипятильника есть вода – с ним ничего не произойдет.

Читайте также  Зачем нужен обратный клапан на водонагреватель?

Вода разогревается до температуры кипения и не дает металлу, подогреваемому электричеством, достичь более высокой температуры. Она не даст спирали перегреться, отбирая у кипятильника часть тепла, то есть охлаждая его. Но как только кипящая вода испарится, прибор уже не сможет охлаждаться.

Он перегорит и перестанет работать, а то и взорвется (известны такие случаи).

Топливная сборка, опускаемая в реактор, в чем-то подобна кипятильнику, которому нельзя дать перегреться. Дело в том, что ядерное топливо в реакторе находится в так называемом сверхкритическом состоянии. Это значит, что цепная реакция уже идет, и если ее не замедлять, то ТВЭЛы расплавятся, а реактор взорвется подобно бомбе.

Как и в случае с кипятильником, саморазогревающиеся урановые стержни опущены в воду. Вода нагревается и охлаждает ТВЭЛы, а также заодно замедляет бег нейтронов. Но, конечно, одной воды для замедления реакции недостаточно.

В управлении делением ядер участвуют так называемые контрольные стержни, которые сделаны из материала, поглощающего нейтроны. Когда ТВЭЛы сильно разогреваются, оператор атомного реактора опускает вниз контрольные стержни, которые встают между ТВЭЛами и вбирают в себя избыточные нейтроны.

Надо «поддать жару» – контрольные стержни снова поднимают. Если же контрольные стержни опустить на всю длину топливных стержней, цепная реакция прекратится. Или, как говорят, реактор будет заглушен.

Вода греет воду

Ну теперь, кажется все понятно. Ядерный кипятильник разогревает воду, вода превращается в пар, пар крутит турбину… Нет! Такая конструкция была бы слишком опасной. Нейтроны и гамма-излучение, разлетающиеся в стороны во время деления ядер, представляют собой смертельную угрозу для человека. Поэтому надо сделать всё, чтобы продукты ядерного распада не вышли за пределы реактора.

Иначе беда! Именно поэтому реактор оборудован отражателем нейтронов, помещен в прочный металлический корпус и со всех сторон укрыт толстенным панцирем из бетона. Именно поэтому радиоактивную воду, которую нагревают ТВЭЛы, нельзя подпускать к турбине, иначе избежать утечки радиации будет очень трудно. На самом деле нагретая в реакторе вода нагревает… другую воду.

Рядом с реактором находится заполненный водой котел. Через этот котел проходит труба, а в трубу поступает разогретая до 300 градусов Цельсия вода из реактора. Радиоактивная вода нагревает трубу, а труба нагревает уже самую обычную воду в котле. И уже эта вода превращается в пар, вращает турбину, а затем поступает в систему охлаждения и вновь становится водой.

Пар, вьющийся над огромной охлаждающей башней (градирней), без которой не обходится ни одна атомная электростанция, – это обычный пар. Радиации в нем нет, так как радиоактивная вода в эту систему не попадает. Остается последний вопрос. Вроде бы каждый знает, что вода, нагретая до 100 градусов, испаряется. Почему же вода из реактора имеет температуру 300 градусов? Все очень просто.

Эта вода находится под большим давлением. Там просто нет места для образования пара (то есть превращения воды в газ).

ЧАЭС

Чем опасны атомные электростанции?

Атомные электростанции не чадят, не выбрасывают в атмосферу углекислый газ, не потребляют вагонами ценные и невозобновимые полезные ископаемые, которым можно найти лучшее применение. Так почему же не отказаться от электростанций, работающих на угле или мазуте, и не заменить их атомными? Дело в том, что «мирный атом» не такой уж мирный.

Источник: https://stroypodskazka.com/zachem-voda-elektrostantsiyam/