Pembangkit listrik tenaga nuklir. Pembangkit listrik tenaga nuklir Ukraina. Pembangkit listrik tenaga nuklir di Rusia

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Kebutuhan energi modern umat manusia tumbuh dengan pesat. Konsumsinya untuk penerangan kota, industri dan kebutuhan ekonomi nasional lainnya semakin meningkat. Dengan demikian, semakin banyak jelaga dari pembakaran batu bara dan bahan bakar minyak yang dilepaskan ke atmosfer, dan efek rumah kaca meningkat. Selain itu, semakin banyak pembicaraan dalam beberapa tahun terakhir tentang pengenalan kendaraan listrik, yang juga akan berkontribusi pada peningkatan konsumsi listrik.

Sayangnya, HPP yang ramah lingkungan tidak dapat memenuhi kebutuhan sebesar itu, dan penambahan lebih lanjut dalam jumlah pembangkit listrik termal dan pembangkit listrik termal sama sekali tidak disarankan. Apa yang harus dilakukan dalam kasus ini? Dan tidak banyak yang bisa dipilih: pembangkit listrik tenaga nuklir, jika dioperasikan dengan benar, merupakan jalan keluar yang sangat baik dari kebuntuan energi.

Terlepas dari apa yang terjadi di Chernobyl, bahkanMengingat kegagalan Jepang baru-baru ini, para ilmuwan di seluruh dunia mengakui bahwa atom damai adalah satu-satunya solusi untuk krisis energi yang mendekat saat ini. Sumber energi alternatif yang diiklankan secara luas bahkan tidak menyediakan seperseratus dari jumlah listrik yang dibutuhkan dunia setiap hari.

Selain itu, bahkan ledakan pembangkit listrik tenaga nuklir di Chernobyl tidak menyebabkan seperseratus kerusakan lingkungan, yang tercatat bahkan dengan satu bencana di anjungan minyak. Insiden BP adalah konfirmasi yang jelas tentang ini.

Prinsip pengoperasian reaktor nuklir

Sumber panas adalah elemen bahan bakar - TVEL. Faktanya, ini adalah tabung yang terbuat dari paduan zirkonium, yang sedikit mengalami degenerasi bahkan di zona fisi aktif atom. Di dalamnya ditempatkan tablet uranium dioksida atau butiran paduan uranium dan molibdenum. Di dalam reaktor, tabung-tabung ini dirakit menjadi rakitan, yang masing-masing berisi 18 elemen bahan bakar.

Secara total, ada hampir dua ribu rakitan, dan mereka ditempatkan di saluran di dalam pasangan bata grafit. Panas yang dilepaskan dikumpulkan melalui pendingin, dan di pembangkit listrik tenaga nuklir modern ada dua sirkuit sirkulasi. Yang kedua, air tidak berinteraksi dengan inti reaktor dengan cara apa pun, yang secara signifikan meningkatkan keamanan struktur secara keseluruhan. Reaktor itu sendiri terletak di poros, dan kapsul khusus dibuat untuk pasangan grafit dari paduan zirkonium yang sama (tebal 30 mm).

Seluruh struktur bertumpu pada dasar beton berkekuatan tinggi yang sangat besar, di mana kolam berada. Ini berfungsi untuk mendinginkan nuklirbahan bakar jika terjadi kecelakaan.

Prinsip operasinya sederhana: elemen bahan bakar dipanaskan, panas dari mereka dipindahkan ke pendingin primer (natrium cair, deuterium), setelah itu energi ditransfer ke sirkuit sekunder, di mana air bersirkulasi di bawah tekanan yang sangat besar. Itu segera mendidih, dan uap memutar turbin generator. Setelah itu, uap memasuki perangkat kondensasi, kembali berubah menjadi keadaan cair, setelah itu dikirim lagi ke sirkuit sekunder.

Sejarah Penciptaan

Pada paruh kedua tahun 1940-an, setiap upaya dilakukan di Uni Soviet untuk menciptakan proyek-proyek yang melibatkan penggunaan energi atom secara damai. Akademisi terkenal Kurchatov, berbicara pada pertemuan rutin Komite Sentral CPSU, mengajukan proposal untuk menggunakan energi atom untuk menghasilkan listrik, yang sangat dibutuhkan oleh negara, yang pulih dari perang yang mengerikan.

Pada tahun 1950, pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir dimulai (yang pertama di dunia), yang diletakkan di desa Obninskoye, di wilayah Kaluga. Empat tahun kemudian, stasiun yang berkapasitas 5 MW ini berhasil diluncurkan. Keunikan peristiwa ini juga terletak pada fakta bahwa negara kita menjadi negara pertama di dunia yang berhasil menggunakan atom secara efektif secara eksklusif untuk tujuan damai.

Lanjutkan pekerjaan

Sudah pada tahun 1958, pekerjaan desain PLTN Siberia dimulai. Kapasitas desain langsung meningkat 20 kali lipat, sebesar 100 MW. Tetapi keunikan situasinya bahkan tidak dalam hal ini. Ketika stasiun itu diserahkan, pengembaliannya adalah 600 MW. Ilmuwan hanya dalam pasangantahun telah berhasil meningkatkan proyek begitu banyak, dan baru-baru ini kinerja seperti itu tampaknya benar-benar mustahil.

Namun, pembangkit listrik tenaga nuklir di bentangan Uni kemudian tumbuh tidak lebih buruk dari jamur. Jadi, beberapa tahun setelah pembangkit listrik tenaga nuklir Siberia, pembangkit listrik tenaga nuklir Beloyarsk diluncurkan. Segera sebuah stasiun dibangun di Voronezh. Pada tahun 1976, pembangkit listrik tenaga nuklir Kursk dioperasikan, yang reaktornya dimodernisasi secara serius pada tahun 2004.

Secara umum, pembangkit listrik tenaga nuklir dibangun secara terencana selama periode pascaperang. Hanya bencana Chernobyl yang dapat memperlambat proses ini.

Bagaimana keadaan di luar negeri

Seharusnya tidak diasumsikan bahwa perkembangan seperti itu dilakukan secara eksklusif di negara kita. Inggris sangat menyadari betapa pentingnya pembangkit listrik tenaga nuklir, dan karena itu secara aktif bekerja ke arah ini. Jadi, sudah pada tahun 1952, mereka meluncurkan proyek mereka sendiri untuk mengembangkan dan membangun pembangkit listrik tenaga nuklir. Empat tahun kemudian, kota Calder Hall menjadi kota nuklir Inggris pertama dengan pembangkit listrik 46 MW sendiri. Pada tahun 1955, sebuah pembangkit listrik tenaga nuklir dengan sungguh-sungguh ditugaskan di kota Shippingport Amerika. Kekuatannya setara dengan 60 MW. Sejak itu, pembangkit listrik tenaga nuklir telah memulai pawai kemenangan mereka di seluruh dunia.

Ancaman terhadap atom damai

Eforia pertama dari menjinakkan atom segera digantikan oleh kecemasan dan ketakutan. Tentu saja, pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl adalah bencana yang paling serius, tetapi ada pembangkit listrik Mayak, kecelakaan dengan reaktor nuklir di kapal selam nuklir, serta insiden lain, banyak di antaranya mungkin tidak akan pernah kita ketahui. Akibat dari kecelakaan inimemaksa orang untuk berpikir tentang meningkatkan tingkat budaya dalam penggunaan energi atom. Selain itu, umat manusia sekali lagi menyadari bahwa mereka tidak mampu melawan kekuatan unsur alam.

Banyak tokoh ilmu pengetahuan dunia telah membahas sejak lama bagaimana membuat pembangkit listrik tenaga nuklir lebih aman. Di Moskow pada tahun 1989, sebuah majelis dunia diadakan, berdasarkan hasil pertemuan tersebut, ditarik kesimpulan tentang perlunya secara radikal memperketat kontrol atas energi nuklir.

Saat ini, komunitas global memantau dengan cermat bagaimana semua kesepakatan ini dipatuhi. Namun, tidak ada jumlah pengamatan dan kontrol yang dapat menyelamatkan dari bencana alam atau kebodohan dangkal. Ini sekali lagi dikonfirmasi oleh kecelakaan di Fukushima-1, yang mengakibatkan ratusan juta ton air radioaktif tumpah ke Samudra Pasifik. Secara umum, Jepang, di mana pembangkit listrik tenaga nuklir adalah satu-satunya sarana untuk menyediakan kebutuhan listrik yang sangat besar bagi industri dan penduduk, tidak meninggalkan program pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir.

Klasifikasi

Semua pembangkit listrik tenaga nuklir dapat diklasifikasikan menurut jenis energi yang dihasilkan, serta menurut model reaktornya. Tingkat keamanan, jenis konstruksi, serta parameter penting lainnya juga diperhitungkan.

Inilah cara mereka diklasifikasikan menurut jenis energi yang dihasilkan:

• Pembangkit listrik tenaga nuklir. Satu-satunya energi yang mereka hasilkan adalah listrik.
• Pembangkit listrik termal nuklir. Selain listrik, fasilitas ini juga menghasilkan panas, yang membuatnya sangat berharga untuk ditempatkan di kota-kota utara. Di sana, pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklirmemungkinkan untuk mengurangi secara tajam ketergantungan daerah terhadap pasokan bahan bakar dari daerah lain.

Bahan bakar yang digunakan dan karakteristik lainnya

Yang paling umum adalah reaktor nuklir yang menggunakan uranium yang diperkaya sebagai bahan bakar. Pendingin adalah air ringan. Reaktor semacam itu disebut reaktor air ringan, dan ada dua jenisnya. Dalam kasus pertama, uap yang digunakan untuk memutar turbin terbentuk di teras reaktor.

Untuk pembentukan uap dalam kasus kedua, sistem heat sink digunakan, karena air tidak masuk ke inti. Ngomong-ngomong, pengembangan sistem ini sudah dimulai pada tahun 50-an abad terakhir, dan perkembangan militer Amerika menjadi dasarnya. Sekitar waktu yang sama, Uni Soviet mengembangkan reaktor tipe pertama, tetapi dengan sistem moderasi, yang perannya menggunakan batang grafit.

Inilah bagaimana reaktor berpendingin gas muncul, yang digunakan oleh banyak pembangkit listrik tenaga nuklir di Rusia. Percepatan cepat pembangunan stasiun model khusus ini disebabkan oleh fakta bahwa reaktor menghasilkan plutonium tingkat senjata sebagai produk sampingan. Selain itu, bahkan uranium alam biasa, yang cadangannya di negara kita sangat besar, cocok sebagai bahan bakar untuk varietas ini.

Jenis reaktor lain yang cukup tersebar luas di seluruh dunia adalah model air berat yang berbahan bakar uranium alam. Pada awalnya, model seperti itu dibuat oleh hampir semua negara yang memiliki akses ke reaktor nuklir, tetapihari ini, hanya Kanada yang menjadi pengeksploitasi mereka, di dalam perutnya terdapat deposit uranium alam yang paling kaya.

Bagaimana reaktor ditingkatkan?

Pertama, baja biasa digunakan untuk pembuatan kelongsong batang bahan bakar dan saluran sirkulasi. Pada saat itu, belum diketahui tentang paduan zirkonium, yang jauh lebih cocok untuk tujuan tersebut. Reaktor didinginkan dengan air yang disuplai di bawah tekanan 10 atmosfer.

Uap yang dikeluarkan pada saat yang sama memiliki suhu 280 derajat. Semua saluran di mana batang bahan bakar berada dibuat dapat dilepas, karena harus sering diganti. Faktanya adalah bahwa di zona aktivitas bahan bakar nuklir, bahan agak cepat mengalami deformasi dan kehancuran. Sebenarnya, elemen struktural di inti dirancang untuk 30 tahun, tetapi dalam kasus seperti itu, optimisme tidak dapat diterima.

Batang bahan bakar

Dalam hal ini, para ilmuwan memutuskan untuk menggunakan varian dengan pendingin tabung satu sisi. Desain ini secara dramatis mengurangi kemungkinan produk fisi masuk ke sirkuit pertukaran panas bahkan jika terjadi kerusakan pada elemen bahan bakar. Bahan bakar nuklir yang sama adalah paduan uranium dan molibdenum. Solusi ini memungkinkan untuk membuat peralatan yang relatif murah dan andal yang dapat beroperasi secara stabil bahkan pada suhu yang sangat tinggi.

Chernobyl

Kelihatannya aneh, tetapi Chernobyl yang terkenal, yang pembangkit listrik tenaga nuklirnya menjadi simbol bencana buatan manusia pada abad terakhir, adalah kemenangan nyata sains. Pada saat itu, teknologi paling canggih digunakan dalam konstruksi dan desainnya. Daya reaktornya sendiri mencapai 3.200 MW. Bahan bakarnya juga baru: uranium dioksida alami yang diperkaya digunakan untuk pertama kalinya di pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl. Satu ton bahan bakar tersebut hanya mengandung 20 kilogram uranium-235. Secara total, 180 ton uranium dioksida dimuat ke dalam reaktor. Masih belum diketahui secara pasti siapa dan untuk tujuan apa memutuskan untuk melakukan eksperimen di stasiun yang bertentangan dengan semua aturan keselamatan yang ada.

Pembangkit listrik tenaga nuklir di Rusia

Jika bukan karena bencana Chernobyl, di negara kita (kemungkinan besar) program pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir terluas dan paling luas masih akan terus berlanjut. Bagaimanapun, ini adalah pendekatan yang direncanakan di Uni Soviet.

Secara umum, segera setelah Chernobyl, banyak program mulai dibatasi secara besar-besaran, yang segera menyebabkan kenaikan harga untuk banyak kelas pembawa panas "ramah lingkungan". Di banyak daerah, mereka terpaksa kembali ke pembangunan pembangkit listrik tenaga panas, yang (termasuk) bahkan mengerjakan batu bara, terus mencemari atmosfer kota-kota besar secara mengerikan.

Pada pertengahan tahun 2000-an, pemerintah tetap menyadari kebutuhan untuk mengembangkan program nuklir, karena tanpa itu tidak mungkin menyediakan energi yang dibutuhkan banyak wilayah di negara kita.

Berapa banyak pembangkit listrik tenaga nuklir yang kita miliki di negara kita saat ini? Hanya sepuluh. Ya, ini semua adalah pembangkit listrik tenaga nuklir Rusia. Tetapi bahkan jumlah ini menghasilkan lebih dari 16% energi yang dikonsumsiwarga kita. Kapasitas dari 33 unit daya yang beroperasi sebagai bagian dari pembangkit listrik tenaga nuklir ini adalah 25,2 GW. Hampir 37% kebutuhan listrik di wilayah utara kita dipenuhi oleh pembangkit listrik tenaga nuklir.

Salah satu yang paling terkenal adalah pembangkit listrik tenaga nuklir Leningrad, yang dibangun pada tahun 1973. Saat ini, konstruksi intensif tahap kedua sedang berlangsung, yang memungkinkan peningkatan kapasitas output (4 ribu MW) setidaknya dua kali lipat.

PLTN Ukraina

Uni Soviet melakukan banyak hal, termasuk untuk pengembangan energi di republik serikat. Dengan demikian, Lithuania pada suatu waktu tidak hanya menerima infrastruktur yang sangat baik dan banyak perusahaan industri, tetapi juga PLTN Ignalina, yang hingga 2005 adalah "Ayam Bopeng" yang nyata, menyediakan hampir seluruh wilayah B altik dengan harga murah (dan miliknya sendiri!) Energi.

Tetapi hadiah utama diberikan kepada Ukraina, yang menerima empat pembangkit listrik sekaligus. PLTN Zaporozhye umumnya yang paling kuat di Eropa, menghasilkan 6 GW energi sekaligus. Secara umum, pembangkit listrik tenaga nuklir Ukraina memberikannya kesempatan untuk menyediakan sendiri listrik secara mandiri, yang tidak dapat lagi dibanggakan oleh Lituania.

Sekarang keempat stasiun yang sama berfungsi: Zaporozhye, Rivne, Ukraina Selatan, dan Khmelnitsky. Berlawanan dengan kepercayaan populer, blok ketiga pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl terus beroperasi hingga tahun 2000, secara teratur memasok listrik ke wilayah tersebut. Saat ini, 46% dari seluruh listrik Ukraina dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga nuklir Ukraina.

Ambisi politik yang aneh dari pihak berwenang di negara itu menyebabkan fakta bahwa pada tahun 2011 itukeputusan dibuat untuk mengganti elemen bahan bakar Rusia dengan elemen Amerika. Eksperimen tersebut gagal total, dan hampir $200 juta kerusakan terjadi pada industri Ukraina.

Prospek

Hari ini, manfaat atom damai kembali dikenang di seluruh dunia. Seluruh kota dapat disuplai dengan energi dari pembangkit listrik tenaga nuklir kecil dan primitif, yang mengkonsumsi sekitar 2 ton bahan bakar per tahun. Berapa banyak gas atau batu bara yang harus dibakar selama periode yang sama? Jadi prospek teknologinya sangat besar: jenis energi tradisional harganya terus meningkat, dan jumlahnya semakin berkurang.