Атомна енергетика

А́томна енерге́тика, ядерна енергетика ― галузь енергетики, що виробляє електричну і теплову енергії шляхом перетворення ядерної енергії; область науки і техніки, що розробляє методи та обладнання для перетворення ядерної енергії на теплову та електричну.

Історична довідка

Перший об'єкт атомної енергетики відкрито 1954 у Калузькій області (тепер РФ) — ним стала Обнінська атомна електростанція (потужністю 5 МВт).

До 1964 сумарна потужність АЕС у світі зросла до 5 млн кВт. Атомна енергетика стала новою перспективною енергетичною альтернативою, темпи її зростання досягли близько 30 % на рік. На початок 1986 у світі на АЕС працювало 365 енергоблоків сумарною встановленою потужністю 253 млн кВт. Упродовж 20 наступних років потужність АЕС зросла в 50 разів.

За оцінкою 2019, у світі діє 455 реакторів, а загальносвітова потужність АЕС сягнула 392 ГВт ― приріст склав майже 10 ГВт у порівнянні з 2015. Із 61 споруджуваного реактора 40 розташовані в Азії; там само розміщені 47 із 55 реакторів, під’єднаних до енергомереж після 2005. На 2019 ядерно-енергетичні потужності має 31 країна, і приблизно стільки ж країн вивчають можливість включення ядерної енергетики у національну структуру виробництва енергії, розробляють відповідні плани або активно працюють над цим.

Загальна характеристика

Основним об’єктом атомної енергетики є атомна електростанція з використанням керованих реакцій у ядерних реакторах. Атомна енергетика базується на використанні ядерного палива, сукупність промислових процесів якого становлять паливний ядерний цикл.

Зазвичай для отримання ядерної енергії використовують ланцюгову ядерну реакцію розщеплення ядер плутонію або урану. Ядра діляться в результаті потрапляння у них нейтрона, при цьому утворюються нові нейтрони та уламки поділу. Нейтрони ділення й уламки поділу мають високе значення кінетичної енергії. У результаті зіткнень уламків з іншими атомами матеріалів активної зони реактора ця енергія швидко перетворюється в тепло (процес термалізації).

Структура

Існують різні типи паливних циклів, що залежать як від типу реактора, так і від характеристик кінцевої стадії циклу, проте загалом цей процес має такі етапи:

  • видобуток уранових руд;
  • подрібнення руди;
  • відокремлення уран (IV) оксиду від відходів;
  • перетворення уран (IV) оксиду на газуватий уран (VI) фторид;
  • збагачення урану ― підвищення концентрації; зворотне перетворення уран (VI) фториду на уран (IV) оксид у вигляді паливних таблеток;
  • виготовлення з таблеток тепловидільних елементів (ТВЕЛ), які у скомпонованому вигляді вводять в активну зону ядерного реактора АЕС;
  • виймання, охолодження відпрацьованого палива та захоронення його у сховищі радіоактивних відходів.

Реактори АЕС працюють лише впродовж певного часу, визначеного законодавством та проектними нормами. Із закінченням терміну служби реактор виводять з експлуатації. Демонтаж супроводжують дезактивацією та утилізацією конструкційних елементів реактора. Досвід експлуатації перших АЕС показав реальність і надійність ядерно-енергетичної технології для промислового виробництва електроенергії.

Атомна енергетика в Україні

Галузь представлена чотирма АЕС із 15 енергоблоками, одна з яких — Запорізька атомна електростанція, що має 6 енергоблоків типу ВВЕР (водо-водяні енергетичні реактори) загальною встановленою потужністю 6 000 МВт — є найбільшою в Європі. За кількістю енергетичних реакторів (всі типу ВВЕР) Україна посідає 9-те місце у світі і 5-те ― в Європі. Від 2014 вироблення електроенергії на атомних станціях України перевищує 50 % загального виробництва (у зв’язку зі зниженням потужностей теплоенергетики).

Значення

Рівень розвитку світової атомної промисловості представлений низкою проектів реакторів різних поколінь, а також проектом Міжнародного агентства з атомної енергії (МАГАТЕ) з інноваційних ядерних реакторів та паливних циклів. Серед основних характеристик: висока економічна ефективність та конкурентоспроможність, забезпеченість паливними ресурсами, надійність та безпека. Атомна енергетика належить до екологічно найчистіших джерел електроенергії (хоча й залишається проблема утилізації відпрацьованого палива).

Атомна енергетика якнайкраще відповідає принципам сталого розвитку, однією з найважливіших вимог якого є наявність достатніх паливно-енергетичних ресурсів за стабільного споживання їх у довгостроковій перспективі.

З огляду на екологічну кризу початку 21 ст. вагомими рисами атомної енергетики є: забезпечення доволі надійного електропостачання, зменшення викидів парникових газів (див. Парниковий ефект) і речовин-забруднювачів у навколишнє природне середовище.

Додатково

Практично й історично визначено, що безпека ядерного енергетичного реактора є найпріоритетнішою порівняно з будь-якою іншою характеристикою, через що і сформувалася домовленість про поділ реакторів на покоління. Цей поділ зумовлений переважно різними критеріями радіаційної та ядерної безпеки. Наприклад, імовірність важкого пошкодження реакторів 2-го покоління становить приблизно
10-4, натомість для реакторів 3-го та 4-го поколінь ця величина наближається до значення 10-7 на реактор/рік.

Джерела

Норми радіаційної безпеки України (НРБУ-97); Державні гігієнічні нормативи. Київ : Відділ поліграфії Українського центру держсанепіднагляду МОЗ України, 1997. 121 с.

Література

  1. Аборина И. Н. Физические исследования реакторов ВВЭР. Москва : Атомиздат, 1978. 120 с.
  2. Тюнин И. Б. Эволюционные и инновационные ядерные реакторы для ближайшей и отдаленной перспективы. Часть 2 // Атомная техника за рубежом. 2005. № 2. С. 3–11.
  3. Введение в использование методологии ИНПРО для оценки ядерно-энергетических систем. Вена : Международное агентство по атомной энергии, 2011. 63 с. URL:http://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1478R_web.pdf
  4. Азаренков Н. А., Булавин Л. А., Залюбовский И. И. и др. Ядерная энергетика. Харьков : Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, 2012. 535 с.
  5. Денисевич К. Б., Ландау Ю. О., Нейман В. О. та ін. Енергетика: історія, сучасність і майбутнє. Розвиток атомної енергетики та об’єднаних енергосистем. Київ : [б. в.], 2013. 303 с.
  6. Бакай О., Бар’яхтар В. Про нагальні проблеми атомної енергетики України // Світогляд. 2017. № 4 (66). С. 36–40.
  7. Mounfield P. World Nuclear Power. London : Routledge, 2019. 462 p.
  8. Діючі АЕС // Uatom. URL: http://uatom.org/index.php/ru/obschie-svediniya/.
  9. GC Documents Archives // International Atomic Energy Agency. URL: https://www.iaea.org/About/Policy/GC/GC61/Documents/#.

Автор ВУЕ

В. М. Воєводін


Покликання на цю статтю

Покликання на цю статтю: Воєводін В. М. Атомна енергетика // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Атомна енергетика (дата звернення: 20.04.2021).


Оприлюднено

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено:
03.02.2021

Офіційний телеграм-канал ВУЕОфіційний телеграм-канал ВУЕ