Je nach Stand der wissenschaftlichen und technischen Entwicklung Russische Atomenergie ist einer der besten der Welt. Unternehmen haben enorme Möglichkeiten, alltägliche oder große Probleme zu lösen. Experten sagen diesem Bereich eine vielversprechende Zukunft voraus, da die Russische Föderation über große Erzreserven für die Energiegewinnung verfügt.

Eine kurze Geschichte der Entwicklung der Kernenergie in Russland

Die Nuklearindustrie reicht bis in die Zeit der UdSSR zurück, als geplant war, eines der Projekte des Autors zur Herstellung von Sprengstoff aus Uransubstanz umzusetzen. Im Sommer 1945 wurden in den USA Atomwaffen erfolgreich getestet und 1949 erstmals auf dem Testgelände Semipalatinsk eingesetzt. Atombombe RDS-1. Weiter Entwicklung der Kernenergie in Russland war wie folgt:


Forschungs- und Produktionsteams arbeiten seit vielen Jahren daran, bei Atomwaffen ein hohes Niveau zu erreichen, und sie werden dabei nicht aufhören. Später erfahren Sie mehr über die Perspektiven in diesem Bereich bis 2035.

Betrieb von Kernkraftwerken in Russland: kurze Beschreibung

Derzeit sind 10 Kernkraftwerke in Betrieb. Die Merkmale jedes einzelnen werden im Folgenden erläutert.


  • Nr. 1 und Nr. 2 mit AMB-Reaktor;
  • Nr. 3 mit BN-600-Reaktor.

Ergibt bis zu 10 % des Gesamtvolumens elektrische Energie. Derzeit befinden sich viele Anlagen in Swerdlowsk im Langzeitsparmodus und nur das BN-600-Aggregat ist in Betrieb. Das Kernkraftwerk Beloyarsk befindet sich in Zarechny.

  1. Das Kernkraftwerk Bilibino ist die einzige Wärmequelle für die Stadt Bilbino und hat eine Kapazität von 48 MW. Die Station erzeugt etwa 80 % der Energie und erfüllt alle Anforderungen für die Geräteinstallation:
  • maximale Benutzerfreundlichkeit;
  • erhöhte Betriebssicherheit;
  • Schutz vor mechanischer Beschädigung;
  • minimaler Installationsaufwand.

Das System hat einen wichtigen Vorteil: Sollte der Betrieb des Geräts unerwartet unterbrochen werden, entsteht kein Schaden. Der Bahnhof befindet sich in Tschukotka Autonomer Kreis Bei 4,5 beträgt die Entfernung nach Anadyr 610 km.


Wie ist der Stand der Kernenergie heute?

Heute gibt es mehr als 200 Unternehmen, deren Spezialisten unermüdlich an Perfektion arbeiten Kernenergie in Russland. Deshalb gehen wir zuversichtlich in diese Richtung: Wir entwickeln neue Reaktormodelle und bauen die Produktion schrittweise aus. Laut Mitgliedern der World Nuclear Association liegt die Stärke Russlands in der Entwicklung schneller Neuronentechnologien.

Russische Technologien, von denen viele von Rosatom entwickelt wurden, werden im Ausland wegen ihrer relativ geringen Kosten und Sicherheit hoch geschätzt. Folglich haben wir ein recht großes Potenzial in der Nuklearindustrie.

Die Russische Föderation bietet ihren ausländischen Partnern zahlreiche Dienstleistungen im Zusammenhang mit den betreffenden Aktivitäten an. Dazu gehören:

  • Bau von Kernkraftwerken unter Berücksichtigung der Sicherheitsvorschriften;
  • Lieferung von Kernbrennstoff;
  • Ausgabe gebrauchter Objekte;
  • Ausbildung von internationalem Personal;
  • Entwicklungshilfe wissenschaftliche Arbeiten und Nuklearmedizin.

Russland baut große Zahl Kraftwerke im Ausland. Projekte wie Bushehr oder Kudankulam, die für iranische und indische Kernkraftwerke geschaffen wurden, waren erfolgreich. Sie haben die Schaffung sauberer, sicherer und effizienter Energiequellen ermöglicht.

Welche Probleme im Zusammenhang mit der Atomindustrie sind in Russland aufgetreten?

Im Jahr 2011 kam es im im Bau befindlichen Kernkraftwerk Leningrad-2 zum Einsturz von Metallkonstruktionen (Gewicht etwa 1200 Tonnen). Während der Überwachungskommission wurde die Lieferung von nicht zertifizierten Armaturen festgestellt und daher wurden folgende Maßnahmen ergriffen:

  • Verhängung einer Geldstrafe gegen JSC GMZ-Khimmash in Höhe von 30.000 Rubel;
  • Durchführung von Berechnungen und Durchführung von Arbeiten zur Verstärkung der Bewehrung.

Laut Rostechnadzor, Hauptgrund Ein Verstoß ist das unzureichende Qualifikationsniveau der GMZ-Khimmash-Spezialisten. Mangelnde Kenntnisse der Anforderungen der Bundesvorschriften, der Herstellungstechnologien für solche Geräte und der Konstruktionsdokumentation haben dazu geführt, dass viele ähnliche Organisationen ihre Lizenzen verloren.

Im Kernkraftwerk Kalinin ist die thermische Leistung der Reaktoren gestiegen. Ein solches Ereignis ist äußerst unerwünscht, da die Möglichkeit eines Unfalls mit schwerwiegenden Strahlenfolgen besteht.

Langzeitforschung durchgeführt in Ausland, zeigte, dass die Nähe zu Kernkraftwerken zu einem Anstieg von Leukämie führt. Aus diesem Grund gab es in Russland viele Ablehnungen wirksamer, aber sehr gefährlicher Projekte.

Perspektiven für Kernkraftwerke in Russland

Prognosen zur künftigen Nutzung der Kernenergie sind widersprüchlich und unklar. Die meisten von ihnen sind sich einig, dass der Bedarf aufgrund des unvermeidlichen Bevölkerungswachstums bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts zunehmen wird.

Das Energieministerium der Russischen Föderation hat die Energiestrategie Russlands für den Zeitraum bis 2035 bekannt gegeben (Informationen aus dem Jahr 2014). Strategisches Ziel Kernenergie umfasst:


Unter Berücksichtigung der etablierten Strategie ist geplant, in Zukunft folgende Aufgaben zu lösen:

  • Verbesserung des Produktions-, Zirkulations- und Entsorgungssystems für Brennstoffe und Rohstoffe;
  • entwickeln gezielte Programme, Gewährleistung der Erneuerung, Nachhaltigkeit und Steigerung der Effizienz der bestehenden Brennstoffbasis;
  • die effektivsten Projekte mit einem hohen Maß an Sicherheit und Zuverlässigkeit umsetzen;
  • den Export nuklearer Technologien steigern.

Die staatliche Unterstützung der Massenproduktion von Kernkraftwerken ist die Grundlage für die erfolgreiche Vermarktung von Waren im Ausland und für das hohe Ansehen Russlands in Russland internationalen Markt.

Was behindert die Entwicklung der Kernenergie in Russland?

Die Entwicklung der Kernenergie in der Russischen Föderation steht vor gewissen Schwierigkeiten. Hier sind die wichtigsten:


In Russland ist die Kernenergie einer der wichtigsten Wirtschaftszweige. Erfolgreiche Umsetzung Die entwickelten Projekte können zur Entwicklung anderer Branchen beitragen, dies erfordert jedoch einen hohen Aufwand.

In den nächsten 50 Jahren wird die Menschheit mehr Energie verbrauchen als in der gesamten Geschichte zuvor. Frühere Prognosen zur Wachstumsrate des Energieverbrauchs und zur Entwicklung neuer Energietechnologien haben sich nicht bewahrheitet: Der Verbrauch wächst viel schneller und neue Energiequellen werden frühestens 2030 im industriellen Maßstab und zu wettbewerbsfähigen Preisen funktionieren. Das Problem der Verknappung fossiler Energieressourcen wird immer akuter. Auch die Möglichkeiten zum Bau neuer Wasserkraftwerke sind sehr begrenzt.

Wir sollten den Kampf gegen den „Treibhauseffekt“ nicht vergessen, der Beschränkungen für die Verbrennung von Öl, Gas und Kohle in Wärmekraftwerken (Wärmekraftwerken) vorsieht. Die Lösung des Problems könnte sein aktive Entwicklung Kernenergie, eine der jüngsten und sich am dynamischsten entwickelnden Industrien Weltwirtschaft. Immer mehr Länder kommen heute zu dem Schluss, dass mit der Entwicklung der friedlichen Atomkraft begonnen werden muss.

Was sind die Vorteile der Atomkraft?

Riesige Energieintensität

Bei vollständiger Verbrennung setzt 1 Kilogramm Uran, das als Kernbrennstoff verwendet wird, Energie frei, die der Verbrennung von 100 Tonnen hochwertiger Kohle entspricht.

Wiederverwendung

Uran-235 verbrennt im Kernbrennstoff nicht vollständig und kann nach der Regeneration wieder verwendet werden. Zukünftig ist ein vollständiger Übergang zu einem geschlossenen Brennstoffkreislauf möglich, das heißt völlige Abwesenheit Abfall.

Reduzierung des Treibhauseffekts

Jedes Jahr vermeiden Kernkraftwerke in Europa den Ausstoß von 700 Millionen Tonnen CO2. Der Betrieb von Kernkraftwerken in Russland verhindert jährlich die Freisetzung von 210 Millionen Tonnen Kohlendioxid in die Atmosphäre.

Diese. in diesen industriellen entwickelte Länder wo nicht genügend natürliche Energieressourcen vorhanden sind. Diese Länder produzieren zwischen einem Viertel und der Hälfte ihres Stroms aus Kernkraftwerken. Die Vereinigten Staaten produzieren nur ein Achtel ihres Stroms aus Kernkraftwerken, aber das ist etwa ein Fünftel der weltweiten Produktion.

Die Atomkraft bleibt Gegenstand intensiver Debatten. Befürworter und Gegner der Kernenergie unterscheiden sich stark in der Einschätzung ihrer Sicherheit, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit. Darüber hinaus besteht die weit verbreitete Annahme, dass Kernbrennstoff aus der Stromerzeugung austreten und zur Produktion verwendet werden könnte Atomwaffen.

Kernbrennstoffkreislauf.

Die Kernenergie ist eine komplexe Industrie, die viele industrielle Prozesse umfasst, die zusammen den Brennstoffkreislauf bilden. Es gibt verschiedene Typen Brennstoffkreisläufe, abhängig vom Reaktortyp und dem Ablauf der Endphase des Zyklus.

Typischerweise besteht der Kraftstoffkreislauf aus den folgenden Prozessen. In den Minen wird Uranerz abgebaut. Zur Abtrennung des Urandioxids wird das Erz zerkleinert und der radioaktive Abfall entsorgt. Das entstehende Uranoxid (Yellowcake) wird in Uranhexafluorid, eine gasförmige Verbindung, umgewandelt. Um die Konzentration von Uran-235 zu erhöhen, wird Uranhexafluorid in Isotopentrennanlagen angereichert. Das angereicherte Uran wird dann wieder in festes Urandioxid umgewandelt, das zur Herstellung von Brennstoffpellets verwendet wird. Aus den Pellets werden Brennelemente (Brennelemente) gewonnen, die zu Baugruppen zum Einsetzen in den Kern eines Kernreaktors eines Kernkraftwerks zusammengefasst werden. Der abgebrannte Brennstoff wurde aus dem Reaktor entfernt hohes Niveau Strahlung und nach der Abkühlung auf dem Gelände des Kraftwerks wird es zu einem speziellen Lager geschickt. Es ist auch geplant, Abfälle zu entfernen niedriges Niveau Strahlung, die sich während des Betriebs und der Wartung der Station ansammelt. Am Ende seiner Lebensdauer muss der Reaktor selbst außer Betrieb genommen werden (mit Dekontamination und Entsorgung der Reaktorkomponenten). Jede Phase des Kraftstoffkreislaufs ist reguliert, um die Sicherheit der Menschen und den Schutz der Umwelt zu gewährleisten.

Kernreaktoren.

Industrielle Kernreaktoren wurden zunächst nur in Ländern mit Atomwaffen entwickelt. Die USA, die UdSSR, Großbritannien und Frankreich erkundeten aktiv verschiedene Möglichkeiten Kernreaktoren. Später dominierten jedoch drei Haupttypen von Reaktoren die Kernenergieindustrie, die sich hauptsächlich im Brennstoff, im Kühlmittel zur Aufrechterhaltung der gewünschten Kerntemperatur und im Moderator unterschieden, der zur Reduzierung der Geschwindigkeit der beim Zerfallsprozess freigesetzten und erforderlichen Neutronen eingesetzt wurde um die Kettenreaktion aufrechtzuerhalten.

Unter ihnen ist der erste (und häufigste) Typ ein Reaktor mit angereichertem Uran, in dem gewöhnliches oder „leichtes“ Wasser sowohl das Kühlmittel als auch der Moderator ist (Leichtwasserreaktor). Es gibt zwei Haupttypen von Leichtwasserreaktoren: einen Reaktor, bei dem der Dampf, der die Turbinen antreibt, direkt im Kern erzeugt wird (Siedewasserreaktor), und einen Reaktor, bei dem der Dampf in einem externen oder zweiten angeschlossenen Kreislauf erzeugt wird zum Primärkreislauf durch Wärmetauscher und Dampferzeuger (Wasser-Wasser-Kraftreaktor - WWER). Die Entwicklung eines Leichtwasserreaktors begann im Rahmen der Programme der US-Streitkräfte. So entwickelten General Electric und Westinghouse in den 1950er Jahren Leichtwasserreaktoren für U-Boote und Flugzeugträger der US-Marine. Diese Firmen waren auch an militärischen Programmen zur Entwicklung von Technologien zur Regeneration und Anreicherung von Kernbrennstoffen beteiligt. Im selben Jahrzehnt entwickelte die Sowjetunion einen mit Graphit moderierten Siedewasserreaktor.

Der zweite Reaktortyp, der gefunden wurde praktische Anwendung, – gasgekühlter Reaktor (mit Graphitmoderator). Auch seine Entstehung war eng damit verbunden frühe Programme Entwicklung von Atomwaffen. In den späten 1940er und frühen 1950er Jahren versuchten Großbritannien und Frankreich, ihre eigenen zu schaffen Atombomben, konzentrierte sich auf die Entwicklung gasgekühlter Reaktoren, die recht effizient waffenfähiges Plutonium produzieren und auch mit natürlichem Uran betrieben werden können.

Der dritte Reaktortyp, der kommerziell erfolgreich war, ist ein Reaktor, bei dem sowohl das Kühlmittel als auch der Moderator schweres Wasser sind und der Brennstoff ebenfalls natürliches Uran ist. Zu Beginn des Atomzeitalters wurden in einer Reihe von Ländern die potenziellen Vorteile des Schwerwasserreaktors untersucht. Allerdings konzentrierte sich die Produktion solcher Reaktoren damals vor allem auf Kanada, auch wegen der riesigen Uranreserven.

Entwicklung der Nuklearindustrie.

Seit dem Zweiten Weltkrieg wurden weltweit Dutzende Milliarden Dollar in den Elektrizitätssektor investiert. Dieser Bauboom wurde durch die schnell wachsende Nachfrage nach Elektrizität angeheizt, die das Bevölkerungs- und Volkseinkommenswachstum bei weitem übertraf. Der Schwerpunkt lag auf Wärmekraftwerke(TPPs), die mit Kohle und in geringerem Maße mit Öl und Gas betrieben werden, sowie Wasserkraftwerke. Vor 1969 gab es keine industriellen Kernkraftwerke. Bis 1973 hatten fast alle Industrieländer die Ressourcen der großen Wasserkraft erschöpft. Der Anstieg der Energiepreise nach 1973, der rasante Anstieg der Stromnachfrage und die wachsende Besorgnis über den Verlust der nationalen Energieunabhängigkeit trugen dazu bei, dass die Atomkraft auf absehbare Zeit als einzige realisierbare alternative Energiequelle angesehen wurde. Das arabische Ölembargo von 1973–1974 löste eine zusätzliche Welle von Aufträgen und optimistischen Prognosen für die Entwicklung der Kernenergie aus.

Aber jedes folgende Jahr nahm seine eigenen Anpassungen an diesen Prognosen vor. Einerseits hatte die Atomkraft ihre Unterstützer in Regierungen, der Uranindustrie, Forschungslabors und einflussreichen Energieunternehmen. Andererseits entstand eine starke Opposition, die Gruppen vereinte, die die Interessen der Bevölkerung, die Sauberkeit der Umwelt und Verbraucherrechte verteidigten. Die bis heute andauernde Debatte konzentrierte sich hauptsächlich auf die schädlichen Auswirkungen verschiedener Phasen des Kraftstoffkreislaufs Umfeld, Wahrscheinlichkeit von Reaktorunfällen und deren mögliche Konsequenzen, Organisation des Baus und Betriebs von Reaktoren, akzeptable Entsorgungsmöglichkeiten Atommüll, das Potenzial für Sabotage- und Terroranschläge auf Kernkraftwerke sowie Fragen der Vervielfachung nationaler und internationaler Bemühungen im Bereich der Nichtverbreitung von Kernwaffen.

Sicherheitsprobleme.

Die Katastrophe von Tschernobyl und andere Reaktorunfälle in den 1970er und 1980er Jahren haben unter anderem deutlich gemacht, dass solche Unfälle oft unvorhersehbar sind. In Tschernobyl beispielsweise wurde der Reaktor des 4. Kraftwerksblocks durch einen starken Stromstoß während der geplanten Abschaltung schwer beschädigt. Der Reaktor befand sich in einer Betonhülle und war mit einem Notkühlsystem und anderen modernen Sicherheitssystemen ausgestattet. Es ist jedoch niemandem in den Sinn gekommen, dass es beim Abschalten des Reaktors zu einem starken Leistungssprung kommen könnte und das nach einem solchen Sprung im Reaktor gebildete Wasserstoffgas, vermischt mit Luft, explodieren und das Reaktorgebäude zerstören würde. Infolge des Unfalls kamen mehr als 30 Menschen ums Leben, mehr als 200.000 Menschen in Kiew und den angrenzenden Regionen wurden hohen Strahlungsdosen ausgesetzt und die Wasserversorgung Kiews wurde verseucht. Nördlich des Katastrophenortes – direkt im Weg der Strahlungswolke – liegen die riesigen Pripyat-Sümpfe, die lebenswichtig sind wichtig für die Ökologie von Weißrussland, der Ukraine und dem westlichen Teil Russlands.

In den Vereinigten Staaten waren Einrichtungen, die Kernreaktoren bauen und betreiben, außerdem mit zahlreichen Sicherheitsproblemen konfrontiert, die den Bau verlangsamten, zahlreiche Änderungen an Konstruktions- und Betriebsstandards erzwangen und zu höheren Kosten und Energiekosten führten. Es scheint zwei Hauptursachen für diese Schwierigkeiten gegeben zu haben. Einer davon ist der Mangel an Wissen und Erfahrung in diesem neuen Energiesektor. Ein weiterer Grund ist die Entwicklung der Kernreaktortechnologie, die neue Probleme mit sich bringt. Aber es bleiben auch alte Probleme bestehen, etwa die Korrosion von Dampferzeugerrohren und die Rissbildung in Siedewasserreaktorrohrleitungen. Andere Sicherheitsprobleme, wie z. B. Schäden durch plötzliche Veränderungen Kühlmittelfluss.

Ökonomie der Kernenergie.

Investitionen in die Kernenergie sind, wie auch Investitionen in andere Bereiche der Stromerzeugung, wirtschaftlich gerechtfertigt, wenn zwei Bedingungen erfüllt sind: Die Kosten pro Kilowattstunde sind nicht höher als die günstigsten alternativer Weg Produktion und die erwartete Stromnachfrage ist hoch genug, dass die erzeugte Energie zu einem Preis verkauft werden kann, der über ihren Kosten liegt. Zu Beginn der 1970er Jahre sahen die weltwirtschaftlichen Aussichten für die Kernenergie sehr günstig aus: Sowohl die Stromnachfrage als auch die Preise für die wichtigsten Brennstoffe Kohle und Öl stiegen rasant. Was die Kosten für den Bau eines Kernkraftwerks angeht, waren fast alle Experten davon überzeugt, dass sie stabil bleiben oder sogar sinken würden. Doch Anfang der 1980er Jahre wurde klar, dass diese Schätzungen falsch waren: Das Wachstum der Stromnachfrage stoppte, die Preise für natürliche Brennstoffe stiegen nicht nur nicht mehr, sondern begannen sogar zu sinken, und der Bau von Kernkraftwerken nahm deutlich zu teurer als in der pessimistischsten Prognose erwartet. Infolgedessen geriet die Kernenergie überall in eine Zeit ernster wirtschaftlicher Schwierigkeiten, und diese waren in dem Land, in dem sie ihren Ursprung hatte und sich am intensivsten entwickelte – in den Vereinigten Staaten – am schwerwiegendsten.

Wenn Sie ausführen vergleichende Analyse Wirtschaftlichkeit der Kernenergie in den Vereinigten Staaten wird deutlich, warum diese Industrie ihre Wettbewerbsfähigkeit verloren hat. Seit Anfang der 1970er Jahre sind die Kosten für Kernkraftwerke stark gestiegen. Die Kosten eines konventionellen Wärmekraftwerks setzen sich aus direkten und indirekten Kapitalinvestitionen, Brennstoffkosten, Betriebskosten usw. zusammen Wartung. Über die Lebensdauer eines Kohlekraftwerks betragen die Brennstoffkosten durchschnittlich 50–60 % aller Kosten. Bei Kernkraftwerken dominieren die Kapitalinvestitionen, die etwa 70 % aller Kosten ausmachen. Die Kapitalkosten neuer Kernreaktoren übersteigen im Durchschnitt deutlich die Brennstoffkosten von Kohlekraftwerken über ihre gesamte Lebensdauer, was den Vorteil der Brennstoffeinsparung bei Kernkraftwerken zunichte macht.

Perspektiven für die Kernenergie.

Unter denjenigen, die auf der Notwendigkeit bestehen, die Suche nach sicheren und kostengünstigen Wegen zur Entwicklung der Kernenergie fortzusetzen, lassen sich zwei Hauptrichtungen unterscheiden. Befürworter ersterer sind der Ansicht, dass sich alle Anstrengungen darauf konzentrieren sollten, das öffentliche Misstrauen gegenüber der Sicherheit der Kerntechnologie zu beseitigen. Dazu ist es notwendig, neue Reaktoren zu entwickeln, die sicherer sind als bestehende Leichtwasserreaktoren. Dabei sind zwei Arten von Reaktoren von Interesse: der „technologisch äußerst sichere“ Reaktor und der „modulare“ gasgekühlte Hochtemperaturreaktor.

Ein Prototyp eines modularen gasgekühlten Reaktors wurde in Deutschland sowie in den USA und Japan entwickelt. Im Gegensatz zu einem Leichtwasserreaktor ist ein modularer gasgekühlter Reaktor so konzipiert, dass die Sicherheit seines Betriebs passiv gewährleistet ist – ohne direkte Eingriffe von Bedienern oder elektrischen oder elektrischen Geräten mechanisches System Schutz. Auch technologisch äußerst sichere Reaktoren nutzen ein passives Schutzsystem. Ein solcher Reaktor, dessen Idee in Schweden vorgeschlagen wurde, kam offenbar nicht über das Entwurfsstadium hinaus. Aber in den USA hat es starke Unterstützung bei denen gefunden, die seine potenziellen Vorteile gegenüber einem modularen gasgekühlten Reaktor sehen. Die Zukunft beider Optionen ist jedoch aufgrund ihrer ungewissen Kosten, Entwicklungsschwierigkeiten und der umstrittenen Zukunft der Kernenergie selbst ungewiss.

Befürworter der anderen Denkrichtung glauben, dass nur noch wenig Zeit für die Entwicklung neuer Reaktortechnologien bleibt, bevor die entwickelten Länder neue Kraftwerke benötigen. Ihrer Meinung nach besteht die erste Priorität darin, Investitionen in die Kernenergie anzukurbeln.

Doch neben diesen beiden Perspektiven für die Entwicklung der Kernenergie hat sich eine völlig andere Sichtweise herausgebildet. Sie hofft auf eine umfassendere Nutzung der bereitgestellten Energie, erneuerbare Energieressourcen ( Sonnenkollektoren usw.) und zur Energieeinsparung. Befürwortern dieser Sichtweise zufolge reicht der eingesparte Strom aus, um auf alle bestehenden Kernkraftwerke zu verzichten, wenn Industrieländer auf die Entwicklung wirtschaftlicherer Lichtquellen, elektrischer Haushaltsgeräte, Heizgeräte und Klimaanlagen umsteigen. Die beobachtete deutliche Reduzierung des Stromverbrauchs zeigt, dass Effizienz ein wichtiger Faktor zur Begrenzung der Stromnachfrage sein kann.

Daher hat die Kernenergie die Prüfungen hinsichtlich Effizienz, Sicherheit und öffentlichem Wohlwollen noch nicht bestanden. Ihre Zukunft hängt nun davon ab, wie effektiv und zuverlässig die Kontrolle über den Bau und Betrieb von Kernkraftwerken ausgeübt wird und wie erfolgreich eine Reihe anderer Probleme, beispielsweise das Problem der Entsorgung radioaktiver Abfälle, gelöst werden. Die Zukunft der Kernenergie hängt auch von der Überlebensfähigkeit und dem Ausbau ihrer starken Konkurrenten ab – Kohlekraftwerke, neue energiesparende Technologien und erneuerbare Energiequellen.

Die Energie einer Kernreaktion ist im Atomkern konzentriert. Ein Atom ist ein winziges Teilchen, aus dem die gesamte Materie im Universum besteht.

Die bei der Kernspaltung anfallende Energiemenge ist enorm und kann zur Stromerzeugung genutzt werden, muss aber zunächst aus dem Atom freigesetzt werden.

Energie bekommen

Die Nutzung der Energie einer Kernreaktion erfolgt durch Geräte, die die Atomspaltung zur Stromerzeugung steuern können.

Der für Reaktoren und die Energieerzeugung verwendete Brennstoff sind meist Pellets des Elements Uran. In einem Kernreaktor werden Uranatome gezwungen, auseinanderzufallen. Bei der Spaltung setzen die Atome winzige Teilchen frei, sogenannte Spaltprodukte. Die Spaltprodukte wirken auf andere Uranatome ein, trennen sich und lösen eine Kettenreaktion aus. Die bei dieser Kettenreaktion freigesetzte Kernenergie erzeugt Wärme. Durch die Hitze des Kernreaktors wird dieser sehr heiß und muss daher abgekühlt werden.

Das technologisch beste Kühlmittel ist normalerweise Wasser, aber einige Kernreaktoren verwenden flüssiges Metall oder geschmolzene Salze. Das vom Kern erhitzte Kühlmittel erzeugt Dampf. Der Dampf wirkt auf die Dampfturbine und dreht diese. Die Turbine ist über ein mechanisches Getriebe mit einem Generator verbunden, der Strom erzeugt.
Die Steuerung der Reaktoren erfolgt über Steuerstäbe, die sich an die erzeugte Wärmemenge anpassen lassen. Steuerstäbe bestehen aus einem Material wie Cadmium, Hafnium oder Bor, um einige der bei der Kernspaltung entstehenden Produkte zu absorbieren. Während einer Kettenreaktion sind Stäbe vorhanden, um die Reaktion zu kontrollieren. Durch das Entfernen der Stäbe kann sich die Kettenreaktion weiterentwickeln und mehr Strom erzeugen.

Etwa 15 Prozent des weltweiten Stroms werden durch Kernkraftwerke erzeugt.

Die Vereinigten Staaten verfügen über mehr als 100 Reaktoren, obwohl die USA den größten Teil ihres Stroms aus fossilen Brennstoffen und Wasserkraft erzeugen.

In Russland gibt es 33 Kraftwerksblöcke in 10 Kernkraftwerken – 15 % der Energiebilanz des Landes.

Litauen, Frankreich und die Slowakei verbrauchen den größten Teil ihres Stroms aus Kernkraftwerken.

Kernbrennstoff zur Energieerzeugung

Uran ist der am häufigsten zur Erzeugung von Kernreaktionsenergie verwendete Brennstoff. Dies liegt daran, dass Uranatome relativ leicht auseinanderbrechen. Die spezielle Art des produzierten Urans, U-235 genannt, ist selten. U-235 macht weniger als ein Prozent des weltweiten Urans aus.

Uran wird in Australien, Kanada, Kasachstan, Russland und Usbekistan abgebaut und muss vor seiner Verwendung verarbeitet werden.

Da Kernbrennstoffe zur Herstellung von Waffen verwendet werden können, unterliegt die Produktion dem Atomwaffensperrvertrag für die Einfuhr von Uran oder Plutonium oder anderen Kernbrennstoffen. Der Vertrag fördert die friedliche Nutzung von Treibstoff und begrenzt die Verbreitung dieser Art von Waffen.

Ein typischer Reaktor verbraucht jedes Jahr etwa 200 Tonnen Uran. Durch komplexe Prozesse kann ein Teil des Urans und Plutoniums wieder angereichert oder wiederaufbereitet werden. Dies reduziert den Abbau-, Abbau- und Verarbeitungsaufwand.

Kernenergie und Menschen

Kernenergie erzeugt Strom, der zur Stromversorgung von Haushalten, Schulen, Unternehmen und Krankenhäusern genutzt werden kann.

Der erste Reaktor zur Stromerzeugung wurde in Idaho, USA, gebaut und begann 1951 versuchsweise, sich selbst mit Strom zu versorgen.

1954 wurde in Obninsk, Russland, das erste Kernkraftwerk zur Energieversorgung der Menschen errichtet.

Der Bau von Reaktoren zur Gewinnung nuklearer Reaktionsenergie erfordert ein hohes Maß an Technologie und nur Länder, die den Atomwaffensperrvertrag unterzeichnet haben, können das benötigte Uran oder Plutonium erhalten. Aus diesen Gründen die meisten Kernkraftwerke in entwickelten Ländern der Welt ansässig.

Kernkraftwerke produzieren erneuerbare, umweltfreundliche Ressourcen. Sie verschmutzen weder die Luft noch verursachen sie Treibhausgasemissionen. Sie können im städtischen oder städtischen Bereich gebaut werden ländliche Gebiete und die Umgebung um sie herum nicht radikal verändern.

Radioaktives Material aus Kraftwerken

Radioaktives Material in p Der Reaktor ist sicher, da er gekühlt ist separate Struktur, Kühlturm genannt. Der Dampf wird wieder zu Wasser und kann erneut zur Stromerzeugung genutzt werden. Überschüssiger Dampf wird einfach in die Atmosphäre zurückgeführt, wo er nicht schädlich ist wie reines Wasser.

Die Energie einer Kernreaktion hat jedoch ein Nebenprodukt in Form von radioaktivem Material. Radioaktives Material ist eine Ansammlung instabiler Kerne. Diese Kerne verlieren ihre Energie und können viele Materialien um sie herum beeinflussen, einschließlich lebender Organismen und der Umwelt. Radioaktives Material kann äußerst giftig sein, Krankheiten verursachen und das Risiko für Krebs, Bluterkrankungen und Knochenverfall erhöhen.

Radioaktiver Abfall ist das, was beim Betrieb eines Kernreaktors übrig bleibt.

Zu den radioaktiven Abfällen zählen die von Arbeitern getragene Schutzkleidung, Werkzeuge und Stoffe, die mit radioaktivem Staub in Berührung gekommen sind. Radioaktiver Abfall ist langlebig. Materialien wie Kleidung und Werkzeuge können über Tausende von Jahren radioaktiv bleiben. Die Regierung regelt, wie diese Materialien entsorgt werden, damit sie nichts anderes verunreinigen.

Die verwendeten Brennstoffe und Stäbe sind extrem radioaktiv. Die verwendeten Uranpellets müssen in speziellen Behältern gelagert werden, die wie große Schwimmbecken aussehen. Einige Anlagen lagern den verwendeten Brennstoff in oberirdischen Trockenlagertanks.

Das den Kraftstoff kühlende Wasser kommt nicht mit Radioaktivität in Kontakt und ist daher sicher.

Es sind auch solche bekannt, die ein etwas anderes Funktionsprinzip haben.

Nutzung der Kernenergie und Strahlenschutz

Kritiker der Nutzung nuklearer Reaktionsenergie befürchten, dass Lager für radioaktive Abfälle undicht werden, Risse bekommen oder einstürzen könnten. Das radioaktive Material könnte dann den Boden und das Grundwasser in der Nähe des Standorts kontaminieren. Dies kann zu ernsthaften Gesundheitsproblemen für Menschen und Lebewesen in der Umgebung führen. Alle Menschen müssten evakuiert werden.

Dies geschah 1986 in Tschernobyl in der Ukraine. Eine Dampfexplosion in einem der Kraftwerke des vierten Kernreaktors zerstörte diesen und es brach ein Feuer aus. Es bildete sich eine Wolke aus radioaktiven Partikeln, die zu Boden fielen oder mit dem Wind verweht wurden, und die Partikel gelangten als Regen in den Wasserkreislauf der Natur. Der größte Teil des radioaktiven Niederschlags fiel in Weißrussland.

Die Umweltfolgen der Katastrophe von Tschernobyl traten unmittelbar ein. Kilometerweit um das Gelände herum ist der Kiefernwald ausgetrocknet und die rote Farbe der abgestorbenen Kiefern hat dem Gebiet den Spitznamen „Roter Wald“ eingebracht. Der Fisch aus dem nahegelegenen Fluss Pripjat ist radioaktiv geworden und die Menschen werden ihn nicht mehr essen können. Groß Vieh und die Pferde starben. Mehr als 100.000 Menschen wurden nach der Katastrophe evakuiert, aber die Zahl der menschlichen Opfer von Tschernobyl ist schwer zu bestimmen.

Die Auswirkungen einer Strahlenvergiftung treten erst nach vielen Jahren auf. Bei Krankheiten wie Krebs ist es schwierig, die Ursache zu bestimmen.

Die Zukunft der Kernenergie

Reaktoren nutzen die Spaltung oder Spaltung von Atomen zur Energieerzeugung.

Kernreaktionsenergie kann auch durch die Verschmelzung oder Verbindung von Atomen erzeugt werden. In Produktion. Die Sonne beispielsweise unterliegt ständig der Kernfusion von Wasserstoffatomen zu Helium. Da das Leben auf unserem Planeten von der Sonne abhängt, können wir sagen, dass es durch Spaltung entsteht mögliches Leben auf der Erde.

Kernkraftwerke sind noch nicht in der Lage, Energie durch Kernfusion (Fusion) sicher und zuverlässig zu erzeugen, aber Wissenschaftler erforschen die Kernfusion, weil der Prozess als alternative Energieform wahrscheinlich sicherer und kostengünstiger ist.

Die Energie einer Kernreaktion ist enorm und muss vom Menschen genutzt werden. Die Herausforderung bei der Gewinnung dieser Energie besteht in der Vielzahl konkurrierender Designs mit unterschiedlichen Kältemitteln, Betriebsflüssigkeitstemperaturen und -drücken, Moderatoren usw. sowie einer Reihe von Design-Leistungsabgaben. Daher werden Fertigungs- und Betriebserfahrung eine Schlüsselrolle spielen.

Die Abhängigkeit der Bindungsenergie pro Nukleon von der Anzahl der Nukleonen im Kern ist in der Grafik dargestellt.

Die Energie, die benötigt wird, um einen Kern in einzelne Nukleonen zu spalten, nennt man Bindungsenergie. Die Bindungsenergie pro Nukleon ist für verschiedene chemische Elemente und sogar für Isotope derselben nicht gleich chemisches Element. Die spezifische Bindungsenergie eines Nukleons in einem Kern variiert im Durchschnitt von 1 MeV für leichte Kerne (Deuterium) bis 8,6 MeV für mittelschwere Kerne (A≈100). Bei schweren Kernen (A≈200) ist die spezifische Bindungsenergie eines Nukleons um etwa 1 MeV geringer als bei Kernen mit mittlerem Gewicht, so dass deren Umwandlung in Kerne mit mittlerem Gewicht (Teilung in 2 Teile) mit der Freisetzung einhergeht Energie in einer Menge von etwa 1 MeV pro Nukleon oder etwa 200 MeV pro Kern. Die Umwandlung leichter Kerne in schwerere Kerne führt zu einem noch größeren Energiegewinn pro Nukleon. Zum Beispiel die Reaktion zwischen Deuterium und Tritium

1 D²+ 1 T³→ 2 He 4 + 0 N 1

geht mit der Freisetzung von Energie von 17,6 MeV einher, also 3,5 MeV pro Nukleon.

Freisetzung von Kernenergie

Es sind exotherme Kernreaktionen bekannt, die Kernenergie freisetzen.

Typischerweise wird zur Erzeugung von Kernenergie eine Kernspaltungskettenreaktion von Uran-235- oder Plutoniumkernen eingesetzt. Kerne spalten sich, wenn ein Neutron auf sie trifft, wodurch neue Neutronen und Spaltfragmente entstehen. Spaltneutronen und Spaltfragmente haben eine hohe kinetische Energie. Durch Kollisionen von Fragmenten mit anderen Atomen wird diese kinetische Energie schnell in Wärme umgewandelt.

Eine weitere Möglichkeit, Kernenergie freizusetzen, ist die Kernfusion. In diesem Fall verbinden sich zwei Kerne leichter Elemente zu einem schweren. Solche Prozesse finden auf der Sonne statt.

Viele Atomkerne sind instabil. Mit der Zeit verwandeln sich einige dieser Kerne spontan in andere Kerne und setzen dabei Energie frei. Dieses Phänomen wird radioaktiver Zerfall genannt.

Anwendungen der Kernenergie

In einer Wasserstoffbombe wird Fusionsenergie genutzt.

Notizen

Siehe auch

Links

Internationale Abkommen

  • Übereinkommen über die frühzeitige Meldung eines nuklearen Unfalls (Wien, 1986)
  • Übereinkommen über den physischen Schutz von Kernmaterial (Wien, 1979)
  • Wiener Übereinkommen über die zivilrechtliche Haftung für nukleare Schäden
  • Gemeinsames Übereinkommen über die Sicherheit der Entsorgung abgebrannter Brennelemente und die Sicherheit der Entsorgung radioaktiver Abfälle

Literatur

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Wikimedia-Stiftung.

  • 2010.
  • Kossmann, Bernhard

Zimmermann, Albert Karl Heinrich

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    Sehen Sie in anderen Wörterbüchern, was „Kernenergie“ ist:- KERNENERGIE, ENERGIE, die während einer Kernreaktion als Ergebnis des Übergangs von MASSE in Energie freigesetzt wird, wie in der Gleichung beschrieben: E=mc2 (wobei E die Energie, m die Masse und c die Lichtgeschwindigkeit ist); es wurde von A. EINSTEIN in seiner RELATIVITÄTSTHEORIE abgeleitet.... ... Wissenschaftliches und technisches Enzyklopädisches Wörterbuch

    Sehen Sie in anderen Wörterbüchern, was „Kernenergie“ ist:- (Kernenergie) siehe () () ... Große Polytechnische Enzyklopädie

    Sehen Sie in anderen Wörterbüchern, was „Kernenergie“ ist:- (Atomenergie), die innere Energie von Atomkernen, die bei bestimmten Kernreaktionen freigesetzt wird. Die Nutzung der Kernenergie basiert auf der Umsetzung Kettenreaktionen Spaltung schwerer Kerne und thermonukleare Fusionsreaktionen leichter Kerne (siehe... ... Moderne Enzyklopädie