Afhankelijk van het niveau van wetenschappelijke en technische ontwikkelingen Russische kernenergie is een van de beste ter wereld. Bedrijven hebben enorme mogelijkheden om alledaagse of grootschalige problemen op te lossen. Deskundigen voorspellen een veelbelovende toekomst op dit gebied, aangezien de Russische Federatie over grote ertsvoorraden beschikt voor energieproductie.

Een korte geschiedenis van de ontwikkeling van kernenergie in Rusland

De nucleaire industrie dateert uit de tijd van de USSR, toen het de bedoeling was een van de projecten van de auteur uit te voeren om explosieven te maken uit uraniumsubstantie. In de zomer van 1945 werden in de Verenigde Staten met succes atoomwapens getest en in 1949 werd de RDS-1-atoombom voor het eerst gebruikt op de testlocatie van Semipalatinsk. Verder ontwikkeling van kernenergie in Rusland luidde als volgt:


Onderzoeks- en productieteams hebben vele jaren gewerkt aan het bereiken van een hoog niveau op het gebied van atoomwapens, en daar zullen ze niet bij blijven. Later hoort u over de vooruitzichten op dit gebied tot 2035.

Exploitatie van kerncentrales in Rusland: korte beschrijving

Momenteel zijn er tien kerncentrales in bedrijf. De kenmerken van elk van hen zullen hieronder worden besproken.


  • Nr. 1 en nr. 2 met een AMB-reactor;
  • Nr. 3 met BN-600 reactor.

Genereert tot 10% van het totale volume aan elektrische energie. Momenteel bevinden veel systemen in Sverdlovsk zich in de langetermijnbesparingsmodus en is alleen de BN-600-krachtbron in bedrijf. De kerncentrale van Beloyarsk bevindt zich in Zaretsjny.

  1. De kerncentrale van Bilibino is de enige bron die warmte levert aan de stad Bilbino en heeft een capaciteit van 48 MW. Het station wekt ongeveer 80% van de energie op en voldoet aan alle eisen voor de installatie van apparatuur:
  • maximaal gebruiksgemak;
  • verhoogde operationele betrouwbaarheid;
  • bescherming tegen mechanische schade;
  • minimale hoeveelheid installatiewerk.

Het systeem heeft een belangrijk voordeel: als de werking van het apparaat onverwachts wordt onderbroken, wordt er geen schade aangericht. Het station bevindt zich in het autonome Okrug Tsjoekotka, op 4,5 km afstand, de afstand naar Anadyr is 610 km.


Wat is de huidige stand van zaken op het gebied van kernenergie?

Tegenwoordig zijn er meer dan 200 ondernemingen waarvan de specialisten onvermoeibaar aan perfectie werken kernenergie in Rusland. Daarom gaan we vol vertrouwen vooruit in deze richting: we ontwikkelen nieuwe reactormodellen en breiden de productie geleidelijk uit. Volgens leden van de World Nuclear Association ligt de kracht van Rusland in de ontwikkeling van snelle neurontechnologieën.

Russische technologieën, waarvan er vele door Rosatom zijn ontwikkeld, worden in het buitenland zeer gewaardeerd vanwege hun relatief lage kosten en veiligheid. Bijgevolg hebben we een behoorlijk groot potentieel in de nucleaire industrie.

De Russische Federatie levert aan haar buitenlandse partners veel diensten die verband houden met de betreffende activiteiten. Deze omvatten:

  • bouw van kerncentrales, rekening houdend met veiligheidsregels;
  • levering van nucleaire brandstof;
  • uitvoer van gebruikte objecten;
  • opleiding van internationaal personeel;
  • hulp bij de ontwikkeling van wetenschappelijk werk en nucleaire geneeskunde.

Rusland bouwt een groot aantal energie-eenheden in het buitenland. Projecten zoals Bushehr of Kudankulam, gemaakt voor Iraanse en Indiase kerncentrales, waren succesvol. Ze hebben de creatie van schone, veilige en efficiënte energiebronnen mogelijk gemaakt.

Welke problemen met betrekking tot de nucleaire industrie hebben zich in Rusland voorgedaan?

In 2011 stortten metalen constructies (met een gewicht van ongeveer 1.200 ton) in bij de LNPP-2, die in aanbouw was. Tijdens de loop van de toezichtcommissie werd het aanbod van niet-gecertificeerde fittingen ontdekt en daarom werden de volgende maatregelen genomen:

  • oplegging van een boete aan JSC GMZ-Khimmash voor een bedrag van 30 duizend roebel;
  • het uitvoeren van berekeningen en het uitvoeren van werkzaamheden gericht op het versterken van wapening.

Volgens Rostechnadzor is de belangrijkste reden voor de overtreding het onvoldoende kwalificatieniveau van de GMZ-Khimmash-specialisten. Een slechte kennis van de vereisten van federale regelgeving, productietechnologieën voor dergelijke apparatuur en ontwerpdocumentatie heeft ertoe geleid dat veel van dergelijke organisaties hun licenties zijn kwijtgeraakt.

In de kerncentrale van Kalinin is het thermische vermogen van de reactoren toegenomen. Een dergelijke gebeurtenis is uiterst onwenselijk, omdat er kans is op een ongeval met ernstige stralingsgevolgen.

Langetermijnstudies uitgevoerd in het buitenland hebben aangetoond dat de nabijheid van kerncentrales leidt tot een toename van leukemie. Om deze reden waren er in Rusland veel weigeringen van effectieve, maar zeer gevaarlijke projecten.

Vooruitzichten voor kerncentrales in Rusland

Voorspellingen over het toekomstige gebruik van kernenergie zijn tegenstrijdig en dubbelzinnig. De meesten van hen zijn het erover eens dat tegen het midden van de 21e eeuw de behoefte zal toenemen als gevolg van de onvermijdelijke bevolkingsgroei.

Het Ministerie van Energie van de Russische Federatie heeft de energiestrategie van Rusland voor de periode tot 2035 aangekondigd (informatie ontvangen in 2014). Het strategische doel van kernenergie omvat:


Rekening houdend met de vastgestelde strategie, is het de bedoeling om in de toekomst de volgende taken op te lossen:

  • het verbeteren van het systeem van productie, circulatie en verwijdering van brandstof en grondstoffen;
  • gerichte programma's ontwikkelen om vernieuwing, duurzaamheid en verhoogde efficiëntie van de bestaande brandstofbasis te garanderen;
  • de meest effectieve projecten implementeren met een hoog niveau van veiligheid en betrouwbaarheid;
  • de export van nucleaire technologieën vergroten.

Staatssteun voor de massaproductie van kerncentrales vormt de basis voor de succesvolle promotie van goederen in het buitenland en de goede reputatie van Rusland op de internationale markt.

Wat belemmert de ontwikkeling van kernenergie in Rusland?

De ontwikkeling van kernenergie in de Russische Federatie kent bepaalde problemen. Dit zijn de belangrijkste:


In Rusland is kernenergie een van de belangrijke sectoren van de economie. De succesvolle implementatie van de projecten die worden ontwikkeld, kan andere industrieën helpen ontwikkelen, maar dit vergt veel inspanning.

De komende vijftig jaar zal de mensheid meer energie verbruiken dan er in de hele voorgaande geschiedenis is verbruikt. Eerder gemaakte voorspellingen over de groei van het energieverbruik en de ontwikkeling van nieuwe energietechnologieën zijn niet uitgekomen: het consumptieniveau groeit veel sneller en nieuwe energiebronnen zullen niet eerder dan 2030 op industriële schaal en tegen concurrerende prijzen werken. Het probleem van het tekort aan fossiele energiebronnen wordt steeds nijpender. Ook de mogelijkheden voor de bouw van nieuwe waterkrachtcentrales zijn zeer beperkt.

We mogen de strijd tegen het “broeikaseffect” niet vergeten, dat beperkingen oplegt aan de verbranding van olie, gas en steenkool in thermische energiecentrales (TPP’s). De oplossing voor het probleem zou de actieve ontwikkeling van kernenergie kunnen zijn, een van de jongste en meest dynamisch ontwikkelende sectoren van de wereldeconomie. Een toenemend aantal landen komt vandaag de dag tot de conclusie dat het nodig is om te beginnen met de ontwikkeling van het vreedzame atoom.

Wat zijn de voordelen van kernenergie?

Enorme energie-intensiteit

Wanneer 1 kilogram uranium, gebruikt in kernbrandstof, volledig verbrand is, komt er energie vrij die overeenkomt met de verbranding van 100 ton hoogwaardige steenkool.

Hergebruik

Uranium-235 verbrandt niet volledig in kernbrandstof en kan na regeneratie opnieuw worden gebruikt. In de toekomst is een volledige transitie naar een gesloten brandstofkringloop mogelijk, wat een volledige afwezigheid van verspilling betekent.

Het broeikaseffect verminderen

Jaarlijks vermijden kerncentrales in Europa de uitstoot van 700 miljoen ton CO2. Het exploiteren van kerncentrales in Rusland voorkomt jaarlijks de uitstoot van 210 miljoen ton kooldioxide in de atmosfeer.

Die. in de geïndustrialiseerde landen waar de natuurlijke energiebronnen ontoereikend zijn. Deze landen produceren tussen een kwart en de helft van hun elektriciteit uit kerncentrales. De Verenigde Staten produceren slechts een achtste van hun elektriciteit uit kerncentrales, maar dat is ongeveer een vijfde van de mondiale productie.

Kernenergie blijft onderwerp van intens debat. Voor- en tegenstanders van kernenergie lopen sterk uiteen in hun beoordeling van de veiligheid, betrouwbaarheid en economische efficiëntie ervan. Bovendien wordt er wijdverbreid gespeculeerd over het mogelijke weglekken van kernbrandstof bij de opwekking van elektriciteit en het gebruik ervan voor de productie van kernwapens.

Kernbrandstofcyclus.

Kernenergie is een complexe industrie die veel industriële processen omvat die samen de brandstofcyclus vormen. Er zijn verschillende soorten splijtstofcycli, afhankelijk van het type reactor en hoe de laatste fase van de cyclus plaatsvindt.

Typisch bestaat de brandstofcyclus uit de volgende processen. In de mijnen wordt uraniumerts gewonnen. Het erts wordt vermalen om het uraniumdioxide af te scheiden en het radioactieve afval wordt afgevoerd. Het resulterende uraniumoxide (Yellowcake) wordt omgezet in uraniumhexafluoride, een gasvormige verbinding. Om de concentratie uranium-235 te verhogen, wordt uraniumhexafluoride verrijkt in isotopenscheidingsinstallaties. Het verrijkte uranium wordt vervolgens weer omgezet in vast uraniumdioxide, dat wordt gebruikt om brandstofpellets te maken. Uit de pellets worden splijtstofelementen (brandstofelementen) verzameld, die worden gecombineerd tot samenstellen die in de kern van een kernreactor van een kerncentrale worden geplaatst. De verbruikte splijtstof die uit de reactor wordt verwijderd, heeft een hoog stralingsniveau en wordt na afkoeling op het grondgebied van de energiecentrale naar een speciale opslagfaciliteit gestuurd. Er zijn ook voorzieningen getroffen voor de verwijdering van laagstralingsafval dat zich ophoopt tijdens de exploitatie en het onderhoud van de installatie. Aan het einde van zijn levensduur moet de reactor zelf worden ontmanteld (met ontsmetting en afvoer van reactoronderdelen). Elke fase van de brandstofcyclus wordt gereguleerd om de veiligheid van mensen en de bescherming van het milieu te garanderen.

Kernreactor.

Industriële kernreactoren werden aanvankelijk alleen ontwikkeld in landen met kernwapens. De VS, de USSR, Groot-Brittannië en Frankrijk waren actief bezig met het onderzoeken van verschillende opties voor kernreactoren. Vervolgens gingen echter drie hoofdtypen reactoren de kernenergie-industrie domineren, die vooral verschilden in de brandstof, het koelmiddel dat werd gebruikt om de gewenste kerntemperatuur te handhaven, en de moderator die werd gebruikt om de snelheid van de neutronen die vrijkomen tijdens het vervalproces te verminderen en de noodzakelijke om de kettingreactie in stand te houden.

Onder hen is het eerste (en meest voorkomende) type een reactor met verrijkt uranium, waarin gewoon of ‘licht’ water zowel het koelmiddel als de moderator is (lichtwaterreactor). Er zijn twee hoofdtypen lichtwaterreactoren: een reactor waarin de stoom die de turbines laat draaien direct in de kern wordt gegenereerd (kokendwaterreactor), en een reactor waarin de stoom wordt gegenereerd in een extern, of tweede, circuit dat is aangesloten naar het primaire circuit via warmtewisselaars en stoomgeneratoren (water-waterkrachtreactor - VVER). De ontwikkeling van een lichtwaterreactor begon onder de programma's van de Amerikaanse strijdkrachten. Zo ontwikkelden General Electric en Westinghouse in de jaren vijftig lichtwaterreactoren voor onderzeeërs en vliegdekschepen van de Amerikaanse marine. Deze bedrijven waren ook betrokken bij militaire programma's om technologieën te ontwikkelen voor de regeneratie en verrijking van nucleaire brandstof. In hetzelfde decennium ontwikkelde de Sovjet-Unie een grafietgemodereerde kokendwaterreactor.

Het tweede type reactor dat praktische toepassing heeft gevonden, is een gasgekoelde reactor (met een grafietmoderator). De oprichting ervan was ook nauw verbonden met vroege kernwapenprogramma's. Eind jaren veertig en begin jaren vijftig concentreerden Groot-Brittannië en Frankrijk, in hun pogingen hun eigen atoombommen te maken, zich op de ontwikkeling van gasgekoelde reactoren die vrij efficiënt plutonium van wapenkwaliteit produceren en ook op natuurlijk uranium kunnen draaien.

Het derde type reactor dat commercieel succes heeft gehad, is een reactor waarin zowel het koelmiddel als de moderator uit zwaar water bestaan, en de brandstof ook uit natuurlijk uranium. Aan het begin van het nucleaire tijdperk werden in een aantal landen de potentiële voordelen van de zwaarwaterreactor onderzocht. De productie van dergelijke reactoren concentreerde zich toen echter voornamelijk in Canada, deels vanwege de enorme uraniumreserves.

Ontwikkeling van de nucleaire industrie.

Sinds de Tweede Wereldoorlog zijn er wereldwijd tientallen miljarden dollars geïnvesteerd in de elektriciteitssector. Deze bouwhausse werd aangewakkerd door de snel groeiende vraag naar elektriciteit, die de groei van de bevolking en het nationale inkomen ruimschoots overtrof. De nadruk lag vooral op thermische energiecentrales (TPP's) die steenkool verbranden en, in mindere mate, olie en gas, evenals op waterkrachtcentrales. Vóór 1969 waren er geen industriële kerncentrales. In 1973 hadden bijna alle geïndustrialiseerde landen de hulpbronnen van grootschalige waterkracht uitgeput. De stijging van de energieprijzen na 1973, de snelle groei van de vraag naar elektriciteit en de groeiende bezorgdheid over het verlies van de nationale energieonafhankelijkheid droegen allemaal bij aan de opvatting van kernenergie als de enige levensvatbare alternatieve energiebron voor de nabije toekomst. Het Arabische olie-embargo van 1973-1974 zorgde voor een extra golf van orders en optimistische voorspellingen voor de ontwikkeling van kernenergie.

Maar elk volgend jaar maakte hij zijn eigen aanpassingen aan deze voorspellingen. Aan de ene kant had kernenergie aanhangers bij regeringen, de uraniumindustrie, onderzoekslaboratoria en invloedrijke energiebedrijven. Aan de andere kant ontstond er een sterke oppositie, die groepen verenigde die de belangen van de bevolking, de netheid van het milieu en de consumentenrechten verdedigden. Het debat, dat tot op de dag van vandaag voortduurt, concentreerde zich vooral op de schadelijke effecten van verschillende stadia van de splijtstofcyclus op het milieu, de waarschijnlijkheid van reactorongevallen en de mogelijke gevolgen daarvan, de organisatie van de bouw en exploitatie van reactoren, aanvaardbare opties voor de de verwijdering van kernafval, de mogelijkheid van sabotage en terroristische aanslagen op kerncentrales, evenals kwesties van de vermenigvuldiging van nationale en internationale inspanningen op het gebied van de non-proliferatie van kernwapens.

Veiligheidsproblemen.

De ramp in Tsjernobyl en andere ongelukken met kernreactoren in de jaren zeventig en tachtig hebben onder meer duidelijk gemaakt dat dergelijke ongelukken vaak onvoorspelbaar zijn. In Tsjernobyl werd bijvoorbeeld de reactor van de 4e krachtbron ernstig beschadigd als gevolg van een scherpe stroomstoot die plaatsvond tijdens een geplande sluiting. De reactor bevond zich in een betonnen omhulsel en was uitgerust met een noodkoelsysteem en andere moderne veiligheidssystemen. Maar het is nooit bij iemand opgekomen dat wanneer de reactor wordt uitgeschakeld, er een scherpe sprong in vermogen zou kunnen optreden en dat het waterstofgas dat na zo'n sprong in de reactor wordt gevormd, vermengd met lucht, zou exploderen, zodat het reactorgebouw zou worden verwoest. Als gevolg van het ongeval kwamen meer dan dertig mensen om het leven, kregen meer dan 200.000 mensen in Kiev en aangrenzende regio's grote doses straling en raakte de watervoorziening van Kiev besmet. Ten noorden van de ramplocatie – direct in het pad van de stralingswolk – liggen de uitgestrekte Pripyat-moerassen, die van vitaal belang zijn voor de ecologie van Wit-Rusland, Oekraïne en West-Rusland.

In de Verenigde Staten hebben faciliteiten voor het bouwen en exploiteren van kernreactoren ook te maken gehad met talrijke veiligheidsproblemen die de bouw hebben vertraagd, talloze wijzigingen in de ontwerp- en exploitatienormen hebben gedwongen en de kosten en energiekosten hebben doen stijgen. Er schijnen twee belangrijke oorzaken van deze moeilijkheden te zijn geweest. Eén daarvan is het gebrek aan kennis en ervaring in deze nieuwe energiesector. Een ander voorbeeld is de ontwikkeling van kernreactortechnologie, die nieuwe problemen met zich meebrengt. Maar er blijven ook oude problemen bestaan, zoals corrosie van stoomgeneratorpijpen en scheuren in pijpleidingen van kokendwaterreactoren. Andere veiligheidsproblemen zijn nog niet volledig opgelost, zoals schade veroorzaakt door plotselinge veranderingen in de koelvloeistofstroom.

Economie van kernenergie.

Investeringen in kernenergie zijn, net als investeringen in andere gebieden van de elektriciteitsopwekking, economisch gerechtvaardigd als aan twee voorwaarden wordt voldaan: de kosten per kilowattuur bedragen niet meer dan de goedkoopste alternatieve productiemethode, en de verwachte vraag naar elektriciteit is hoog genoeg om de De geproduceerde energie kan worden verkocht tegen een prijs die hoger is dan de kostprijs ervan. Begin jaren zeventig leken de mondiale economische vooruitzichten zeer gunstig voor kernenergie: zowel de vraag naar elektriciteit als de prijzen van de belangrijkste brandstoffen, steenkool en olie, stegen snel. Wat de kosten van de bouw van een kerncentrale betreft, waren vrijwel alle deskundigen ervan overtuigd dat deze stabiel zouden blijven of zelfs zouden gaan dalen. Begin jaren tachtig werd echter duidelijk dat deze schattingen onjuist waren: de groei van de vraag naar elektriciteit stopte, de prijzen voor natuurlijke brandstoffen stegen niet alleen niet meer, maar begonnen zelfs te dalen, en de bouw van kerncentrales was veel moeilijker. duurder dan verwacht in de meest pessimistische voorspelling. Als gevolg hiervan kwam kernenergie overal in een periode van ernstige economische moeilijkheden terecht, en deze waren het ernstigst in het land waar deze ontstond en zich het meest intensief ontwikkelde: in de Verenigde Staten.

Als we een vergelijkende analyse maken van de economische aspecten van kernenergie in de Verenigde Staten, wordt duidelijk waarom deze industrie haar concurrentievermogen heeft verloren. Sinds het begin van de jaren zeventig zijn de kosten van kerncentrales sterk gestegen. De kosten van een conventionele thermische centrale bestaan ​​uit directe en indirecte kapitaalinvesteringen, brandstofkosten, exploitatiekosten en onderhoudskosten. Gedurende de levensduur van een kolengestookte thermische elektriciteitscentrale bedragen de brandstofkosten gemiddeld 50-60% van alle kosten. In het geval van kerncentrales domineren kapitaalinvesteringen, die ongeveer 70% van alle kosten vertegenwoordigen. De kapitaalkosten van nieuwe kernreactoren overtreffen gemiddeld aanzienlijk de brandstofkosten van kolengestookte thermische centrales over hun gehele levensduur, wat het voordeel van brandstofbesparing bij kerncentrales teniet doet.

Vooruitzichten voor kernenergie.

Onder degenen die vasthouden aan de noodzaak om door te gaan met het zoeken naar veilige en kosteneffectieve manieren om kernenergie te ontwikkelen, kunnen twee hoofdrichtingen worden onderscheiden. Voorstanders van het eerste zijn van mening dat alle inspanningen gericht moeten zijn op het wegnemen van het publieke wantrouwen in de veiligheid van nucleaire technologie. Om dit te doen is het noodzakelijk om nieuwe reactoren te ontwikkelen die veiliger zijn dan de bestaande lichtwaterreactoren. Er zijn hier twee soorten reactoren van belang: de ‘technologisch extreem veilige’ reactor en de ‘modulaire’ gasgekoelde hogetemperatuurreactor.

Een prototype van een modulaire gasgekoelde reactor werd ontwikkeld in Duitsland, maar ook in de VS en Japan. In tegenstelling tot een lichtwaterreactor is het ontwerp van een modulaire gasgekoelde reactor zodanig dat de veiligheid van de werking ervan passief wordt gewaarborgd - zonder directe acties van operators of elektrische of mechanische beveiligingssystemen. Technologisch uiterst veilige reactoren maken ook gebruik van een passief beschermingssysteem. Zo'n reactor, waarvan het idee in Zweden werd voorgesteld, kwam blijkbaar niet verder dan de ontwerpfase. Maar het heeft in de VS sterke steun gekregen onder degenen die potentiële voordelen zien ten opzichte van modulaire gasgekoelde reactoren. Maar de toekomst van beide opties is onzeker vanwege de onzekere kosten, ontwikkelingsproblemen en de controversiële toekomst van kernenergie zelf.

Voorstanders van de andere denkrichting zijn van mening dat er nog maar weinig tijd over is om nieuwe reactortechnologieën te ontwikkelen voordat de ontwikkelde landen nieuwe energiecentrales nodig hebben. Volgens hen is de eerste prioriteit het stimuleren van investeringen in kernenergie.

Maar naast deze twee vooruitzichten voor de ontwikkeling van kernenergie is er een heel ander gezichtspunt naar voren gekomen. Ze hoopt op een vollediger gebruik van de geleverde energie, hernieuwbare energiebronnen (zonnepanelen, enz.) en energiebesparing. Volgens aanhangers van dit standpunt zal de bespaarde elektriciteit voldoende zijn om het zonder alle bestaande kerncentrales te doen als de geavanceerde landen overstappen op de ontwikkeling van zuinigere lichtbronnen, huishoudelijke elektrische apparaten, verwarmingsapparatuur en airconditioners. De waargenomen aanzienlijke vermindering van het elektriciteitsverbruik laat zien dat efficiëntie een belangrijke factor kan zijn bij het beperken van de elektriciteitsvraag.

Kernenergie heeft de tests van efficiëntie, veiligheid en publieke welwillendheid dus nog niet doorstaan. De toekomst van het land hangt nu af van hoe effectief en betrouwbaar de controle over de bouw en exploitatie van kerncentrales zal worden uitgeoefend, en van hoe succesvol een aantal andere problemen, zoals het probleem van de opslag van radioactief afval, zullen worden opgelost. De toekomst van kernenergie hangt ook af van de levensvatbaarheid en expansie van haar sterke concurrenten: kolengestookte thermische energiecentrales, nieuwe energiebesparende technologieën en hernieuwbare energiebronnen.

De energie van een kernreactie is geconcentreerd in de kern van een atoom. Een atoom is een klein deeltje waaruit alle materie in het heelal bestaat.

De hoeveelheid energie uit kernsplijting is enorm en kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken, maar deze moet eerst uit het atoom worden vrijgegeven.

Energie krijgen

Het benutten van de energie uit een kernreactie gebeurt via apparatuur die atoomsplijting kan controleren om elektriciteit te produceren.

De brandstof die wordt gebruikt voor reactoren en energieproductie bestaat meestal uit pellets van het element uranium. In een kernreactor worden uraniumatomen gedwongen uiteen te vallen. Wanneer ze zich splitsen, laten de atomen kleine deeltjes vrij die splijtingsproducten worden genoemd. De splijtingsproducten werken in op andere uraniumatomen en scheiden zich af - er ontstaat een kettingreactie. De kernenergie die vrijkomt bij deze kettingreactie creëert warmte. De hitte van de kernreactor maakt het erg heet, dus het moet afkoelen.

Het technologisch beste koelmiddel is meestal water, maar sommige kernreactoren gebruiken vloeibaar metaal of gesmolten zouten. Het koelmiddel dat vanuit de kern wordt verwarmd, produceert stoom. De stoom werkt op de stoomturbine en laat deze draaien. De turbine is via een mechanische overbrenging verbonden met een generator, die elektriciteit produceert.
De reactoren worden bestuurd met behulp van regelstaven die kunnen worden aangepast aan de hoeveelheid gegenereerde warmte. Controlestaven zijn gemaakt van een materiaal zoals cadmium, hafnium of boor om een ​​deel van de producten te absorberen die bij kernsplijting ontstaan. Tijdens een kettingreactie zijn er staven aanwezig om de reactie te controleren. Door de staafjes te verwijderen kan de kettingreactie zich verder ontwikkelen en meer elektriciteit opwekken.

Ongeveer 15 procent van de elektriciteit in de wereld wordt opgewekt door kerncentrales.

De Verenigde Staten hebben meer dan 100 reactoren, hoewel de VS het grootste deel van hun elektriciteit opwekken uit fossiele brandstoffen en waterkracht.

In Rusland zijn er 33 energie-eenheden in 10 kerncentrales – 15% van de energiebalans van het land.

Litouwen, Frankrijk en Slowakije verbruiken het grootste deel van hun elektriciteit uit kerncentrales.

Kernbrandstof die wordt gebruikt om energie op te wekken

Uranium is de brandstof die het meest wordt gebruikt voor de productie van kernreactie-energie. Dit komt omdat uraniumatomen relatief gemakkelijk uiteenvallen. Het specifieke type geproduceerd uranium, genaamd U-235, is zeldzaam. U-235 vormt minder dan één procent van het uranium in de wereld.

Uranium wordt gewonnen in Australië, Canada, Kazachstan, Rusland en Oezbekistan en moet worden verwerkt voordat het kan worden gebruikt.

Omdat kernbrandstof kan worden gebruikt om wapens te maken, is de productie onderworpen aan het Non-proliferatieverdrag voor de import van uranium, plutonium of andere nucleaire brandstof. Het verdrag bevordert het vreedzaam gebruik van brandstof en beperkt de verspreiding van dit soort wapens.

Een typische reactor gebruikt jaarlijks ongeveer 200 ton uranium. Dankzij complexe processen kan een deel van het uranium en plutonium opnieuw worden verrijkt of opgewerkt. Dit vermindert de hoeveelheid mijnbouw, winning en verwerking.

Kernenergie en mensen

Kernenergie produceert elektriciteit die kan worden gebruikt voor de energievoorziening van huizen, scholen, bedrijven en ziekenhuizen.

De eerste reactor voor het opwekken van elektriciteit werd gebouwd in Idaho, VS, en begon in 1951 experimenteel zichzelf van stroom te voorzien.

In 1954 werd in Obninsk, Rusland, de eerste kerncentrale gebouwd, ontworpen om mensen van energie te voorzien.

De bouw van reactoren om kernreactie-energie te winnen vereist een hoog technologieniveau en alleen landen die het non-proliferatieverdrag hebben ondertekend, kunnen het benodigde uranium of plutonium verkrijgen. Om deze redenen bevinden de meeste kerncentrales zich in ontwikkelde landen van de wereld.

Kerncentrales produceren hernieuwbare, milieuvriendelijke hulpbronnen. Ze vervuilen de lucht niet en veroorzaken geen uitstoot van broeikasgassen. Ze kunnen in stedelijke of landelijke gebieden worden gebouwd en veranderen de omgeving eromheen niet radicaal.

Radioactief materiaal uit energiecentrales

Radioactief materiaal in p De reactor is veilig omdat hij wordt gekoeld in een aparte structuur, een zogenaamde koeltoren. De stoom wordt weer water en kan opnieuw worden gebruikt om elektriciteit te produceren. Overtollige stoom wordt eenvoudigweg gerecycled in de atmosfeer, waar het niet schadelijk is zoals zuiver water.

De energie uit een kernreactie heeft echter een bijproduct in de vorm van radioactief materiaal. Radioactief materiaal is een verzameling onstabiele kernen. Deze kernen verliezen hun energie en kunnen veel materialen om hen heen aantasten, inclusief levende organismen en het milieu. Radioactief materiaal kan uiterst giftig zijn en ziekten veroorzaken, waardoor het risico op kanker, bloedaandoeningen en botbederf toeneemt.

Radioactief afval is wat overblijft na de werking van een kernreactor.

Radioactief afval omvat de beschermende kleding gedragen door werknemers, gereedschappen en stoffen die in contact zijn geweest met radioactief stof. Radioactief afval heeft een lange levensduur. Materialen als kleding en gereedschap kunnen duizenden jaren radioactief blijven. De overheid regelt hoe deze materialen worden afgevoerd, zodat ze verder niets vervuilen.

De gebruikte brandstof en staven zijn extreem radioactief. De gebruikte uraniumpellets moeten worden opgeslagen in speciale containers die op grote zwembaden lijken.Sommige fabrieken slaan de brandstof die ze gebruiken op in bovengrondse droge opslagtanks.

Het water dat de brandstof koelt, komt niet in contact met radioactiviteit en is daarom veilig.

Er zijn ook exemplaren bekend die een iets ander werkingsprincipe hebben.

Gebruik van kernenergie en stralingsveiligheid

Critici van het gebruik van kernreactie-energie zijn bang dat opslagfaciliteiten voor radioactief afval zullen lekken, barsten of instorten. Het radioactieve materiaal zou dan de bodem en het grondwater nabij de locatie kunnen verontreinigen. Dit kan leiden tot ernstige gezondheidsproblemen voor mensen en levende organismen in het gebied. Alle mensen zouden moeten evacueren.

Dit is wat er in 1986 gebeurde in Tsjernobyl, Oekraïne. Een stoomexplosie in een van de centrales van de vierde kernreactor vernietigde deze en er brak brand uit. Er vormde zich een wolk van radioactieve deeltjes, die op de grond vielen of met de wind meedreven, en de deeltjes kwamen als regen in de watercyclus van de natuur terecht. Het grootste deel van de radioactieve neerslag viel in Wit-Rusland.

De gevolgen voor het milieu van de ramp in Tsjernobyl deden zich onmiddellijk voor. Kilometers rond de camping is het dennenbos opgedroogd en de rode kleur van de dode dennen heeft het gebied de bijnaam Rode Bos opgeleverd. Vis uit de nabijgelegen Pripyat-rivier is radioactief geworden en mensen zullen het niet langer kunnen eten. Runderen en paarden stierven. Ruim 100.000 mensen werden na de ramp geëvacueerd, maar het aantal menselijke slachtoffers als gevolg van Tsjernobyl is moeilijk vast te stellen.

De gevolgen van stralingsvergiftiging manifesteren zich pas na vele jaren. Bij ziekten als kanker is het moeilijk de bron te achterhalen.

De toekomst van kernenergie

Reactoren gebruiken het splijten of splitsen van atomen om energie te produceren.

Kernreactie-energie kan ook worden geproduceerd door atomen samen te smelten of samen te voegen. In de maak. De zon ondergaat bijvoorbeeld voortdurend kernfusie van waterstofatomen om helium te vormen. Omdat het leven op onze planeet afhankelijk is van de zon, kunnen we zeggen dat splijting het leven op aarde mogelijk maakt.

Kerncentrales hebben nog niet het vermogen om veilig en betrouwbaar energie te produceren door middel van kernfusie (fusie), maar wetenschappers onderzoeken kernfusie omdat het proces waarschijnlijk veilig en kosteneffectiever zal zijn als alternatieve vorm van energie.

De energie van een kernreactie is enorm en moet door mensen worden gebruikt. De uitdaging bij het verkrijgen van deze energie zijn de vele concurrerende ontwerpen met verschillende koelmiddelen, bedrijfstemperaturen en koelmiddeldrukken, moderators, enz., naast een reeks ontwerpvermogens. Productie- en operationele ervaring zullen dus een sleutelrol spelen.

De afhankelijkheid van de bindingsenergie per nucleon van het aantal nucleonen in de kern wordt weergegeven in de grafiek.

De energie die nodig is om een ​​kern in individuele nucleonen te splitsen, wordt bindingsenergie genoemd. De bindingsenergie per nucleon is niet hetzelfde voor verschillende chemische elementen en zelfs voor isotopen van hetzelfde chemische element. De specifieke bindingsenergie van een nucleon in een kern varieert gemiddeld van 1 MeV voor lichte kernen (deuterium) tot 8,6 MeV voor middelzware kernen (A≈100). Voor zware kernen (A≈200) is de specifieke bindingsenergie van een kerndeeltje ongeveer 1 MeV minder dan voor kernen met een gemiddeld gewicht, dus hun transformatie in kernen met een gemiddeld gewicht (verdeling in 2 delen) gaat gepaard met het vrijkomen van energie in een hoeveelheid van ongeveer 1 MeV per kerndeeltje, of ongeveer 200 MeV per kern. De transformatie van lichte kernen in zwaardere kernen geeft een nog grotere energiewinst per kerndeeltje. Bijvoorbeeld de reactie tussen deuterium en tritium

1 D²+ 1 T³→ 2 He 4 + 0 N 1

gaat gepaard met het vrijkomen van energie van 17,6 MeV, dat wil zeggen 3,5 MeV per kerndeeltje.

Vrijgave van kernenergie

Er zijn exotherme kernreacties bekend waarbij kernenergie vrijkomt.

Meestal wordt een kernsplijtingskettingreactie van uranium-235- of plutoniumkernen gebruikt om kernenergie te produceren. Kernsplijting wanneer een neutron ze raakt, waardoor nieuwe neutronen en splijtingsfragmenten ontstaan. Splijtingsneutronen en splijtingsfragmenten hebben een hoge kinetische energie. Als gevolg van botsingen van fragmenten met andere atomen wordt deze kinetische energie snel omgezet in warmte.

Een andere manier om kernenergie vrij te maken is kernfusie. In dit geval worden twee kernen van lichte elementen gecombineerd tot één zware. Dergelijke processen vinden plaats op de zon.

Veel atoomkernen zijn instabiel. Na verloop van tijd transformeren sommige van deze kernen spontaan in andere kernen, waarbij energie vrijkomt. Dit fenomeen wordt radioactief verval genoemd.

Toepassingen van kernenergie

In een waterstofbom wordt fusie-energie gebruikt.

Opmerkingen

zie ook

Koppelingen

Internationale overeenkomsten

  • Verdrag inzake vroegtijdige melding van een kernongeval (Wenen, 1986)
  • Verdrag inzake de fysieke bescherming van kernmateriaal (Wenen, 1979)
  • Verdrag van Wenen inzake de wettelijke aansprakelijkheid voor kernschade
  • Gezamenlijk Verdrag inzake de veiligheid van het beheer van verbruikte splijtstof en de veiligheid van het beheer van radioactief afval

Literatuur

  • Clarfield, Gerald H. en William M. Wiecek (1984). Nucleair Amerika: militaire en civiele kernenergie in de Verenigde Staten 1940-1980, Harper & Rij.
  • Cooke, Stephanie (2009). In Mortal Hands: een waarschuwende geschiedenis van het nucleaire tijdperk, Zwart Inc.
  • Cravens Gwyneth Macht om de wereld te redden: de waarheid over kernenergie. -New York: Knopf, 2007. - ISBN 0-307-26656-7
  • Elliott, David (2007). Nucleair of niet? Heeft kernenergie een plaats in een duurzame energietoekomst?, Palgrave.
  • Falk, Jim (1982). Mondiale kernsplijting: de strijd om kernenergie, Oxford Universiteit krant.
  • Ferguson, Charles D., (2007). Kernenergie: balans tussen voordelen en risico's Raad voor Buitenlandse Betrekkingen.
  • Herbst, Alan M. en George W. Hopley (2007). Nucleaire energie nu: waarom de tijd is gekomen voor de meest verkeerd begrepen energiebron ter wereld, Wiley.
  • Schneider, Mycle, Steve Thomas, Antony Froggatt, Doug Koplow (augustus 2009). Het statusrapport van de wereldnucleaire industrie, Duits Federaal Ministerie van Milieu, Natuurbehoud en Reactorveiligheid.
  • Walker, J. Samuel (1992). Het atoom bevatten: nucleaire regulering in een veranderende omgeving, 1993-1971
  • Walker, J. Samuel (2004). Three Mile Island: een nucleaire crisis in historisch perspectief, Berkeley: Universiteit van Californië Press.
  • Weart, Spencer R. De opkomst van nucleaire angst. Cambridge, MA: Harvard University Press, 2012. ISBN 0-674-05233-1

Wikimedia Stichting. 2010.

  • Kossman, Bernhard
  • Zimmerman, Albert Karl Heinrich

Zie wat “Kernenergie” is in andere woordenboeken:

    KERNENERGIE- (atoomenergie) interne energie van atoomkernen die vrijkomt bij nucleaire transformaties (kernreacties). nucleaire bindingsenergie. massadefect Nucleonen (protonen en neutronen) in de kern worden stevig vastgehouden door kernkrachten. Om een ​​nucleon uit een kern te verwijderen,... ... Groot encyclopedisch woordenboek

    KERNENERGIE- (kernenergie), intern energie bij. kern, die vrijkomt tijdens nucleaire transformaties. De energie die moet worden verbruikt om een ​​kern in zijn samenstellende nucleonen te splitsen, wordt genoemd. nucleaire bindende energie?st. Dit is maximaal. energie richting de hemel kan vrijkomen.… … Fysieke encyclopedie

    KERNENERGIE- KERNENERGIE, ENERGIE die vrijkomt tijdens een kernreactie als gevolg van de overgang van MASSA in energie zoals beschreven in de vergelijking: E=mс2 (waarbij E energie is, m massa, c de lichtsnelheid); het werd afgeleid door A. EINSTEIN in zijn THEORY OF RELATIVITY.... ... Wetenschappelijk en technisch encyclopedisch woordenboek

    KERNENERGIE- (kernenergie) zie () () ... Grote Polytechnische Encyclopedie

    KERNENERGIE- (atoomenergie), de interne energie van atoomkernen die vrijkomt tijdens bepaalde kernreacties. Het gebruik van kernenergie is gebaseerd op de implementatie van kettingreacties van splijting van zware kernen en thermonucleaire fusiereacties van lichte kernen (zie... ... Moderne encyclopedie