Em meados do século XX, as melhores mentes da humanidade trabalhavam arduamente em duas tarefas ao mesmo tempo: na criação de uma bomba atômica e também em como usar a energia do átomo para fins pacíficos. Foi assim que surgiram as primeiras usinas nucleares do mundo. Qual é o princípio de funcionamento de uma usina nuclear? E onde no mundo estão localizadas as maiores dessas usinas?
História e características da energia nuclear
"A energia é a cabeça de tudo" - é assim que você pode parafrasear um provérbio conhecido, dadas as realidades objetivas do século XXI. A cada nova rodada de progresso tecnológico, a humanidade precisa de uma quantidade crescente dele. Hoje, a energia do "átomo pacífico" é usada ativamente na economia e na produção, e não apenas no setor de energia.
A eletricidade gerada pelas chamadas usinas nucleares (que operam com um princípio muito simples) é amplamente utilizada na indústria, exploração espacial, medicina e agricultura.
A energia nuclear é um ramo da indústria pesada que extrai calor e eletricidade da energia cinética do átomo.
Quando eles apareceramas primeiras usinas nucleares? Cientistas soviéticos estudaram o princípio de operação de tais usinas nos anos 40. By the way, em paralelo, eles também inventaram a primeira bomba atômica. Assim, o átomo era "pacífico" e mortal.
Em 1948, I. V. Kurchatov sugeriu que o governo soviético começasse a realizar um trabalho direto na extração de energia atômica. Dois anos depois, na União Soviética (na cidade de Obninsk, região de Kaluga), começou a construção da primeira usina nuclear do planeta.
O princípio de funcionamento de todas as usinas nucleares é semelhante e não é nada difícil de entender. Isso será discutido mais adiante.
NPP: princípio de funcionamento (foto e descrição)
O trabalho de qualquer usina nuclear é baseado em uma poderosa reação que ocorre durante a fissão do núcleo de um átomo. Átomos de urânio-235 ou plutônio estão mais frequentemente envolvidos neste processo. O núcleo dos átomos divide o nêutron que entra neles do lado de fora. Nesse caso, novos nêutrons são produzidos, além de fragmentos de fissão, que possuem uma enorme energia cinética. Apenas esta energia é o produto principal e chave de qualquer usina nuclear
É assim que você pode descrever o princípio de operação de um reator de usina nuclear. Na próxima foto você pode ver como é por dentro.
Existem três tipos principais de reatores nucleares:
- reator de canal de alta potência (abreviado como RBMK);
- reator de água sob pressão (VVER);
- reator de nêutrons rápidos (FN).
Separadamente, vale a pena descrever o princípio de funcionamento das usinas nucleares como um todo. Como funciona será discutido.no próximo artigo.
Princípio de funcionamento do NPP (diagrama)
A usina nuclear opera sob certas condições e em modos estritamente definidos. Além de um reator nuclear (um ou mais), a estrutura de uma usina nuclear inclui outros sistemas, instalações especiais e pessoal altamente qualificado. Qual é o princípio de funcionamento das usinas nucleares? Ele pode ser descrito brevemente como segue.
O principal elemento de qualquer usina nuclear é um reator nuclear, no qual ocorrem todos os principais processos. Escrevemos sobre o que acontece no reator na seção anterior. Combustível nuclear (geralmente mais frequentemente urânio) na forma de pequenas bolinhas pretas é alimentado neste enorme caldeirão.
A energia liberada durante as reações que ocorrem em um reator nuclear é convertida em calor e transferida para o refrigerante (geralmente água). Deve-se notar que durante este processo o refrigerante também recebe uma certa dose de radiação.
Além disso, o calor do refrigerante é transferido para a água comum (através de dispositivos especiais - trocadores de calor), que ferve como resultado. O vapor de água resultante aciona a turbina. A este último é conectado um gerador, que gera energia elétrica.
Assim, de acordo com o princípio de funcionamento de uma usina nuclear, trata-se da mesma usina termelétrica. A única diferença é como o vapor é produzido.
Geografia da energia nuclear
Os cinco principais países na produção de energia nuclear são os seguintes:
- EUA.
- França.
- Japão.
- Rússia.
- Coreia do Sul.
Ao mesmo tempo, os Estados Unidos da América, gerando cerca de 864 bilhões de kWh por ano, produzem até 20% da eletricidade mundial.
No total, 31 estados do mundo operam usinas nucleares. De todos os continentes do planeta, apenas dois (Antártica e Austrália) são completamente livres de energia nuclear.
Hoje, existem 388 reatores nucleares operando no mundo. É verdade que 45 deles não geram eletricidade há um ano e meio. A maioria dos reatores nucleares está localizada no Japão e nos Estados Unidos. Sua geografia completa é apresentada no mapa a seguir. Os países com reatores nucleares em operação estão marcados em verde, seu número total em um estado específico também é indicado.
Desenvolvimento da energia nuclear em diferentes países
Em geral, a partir de 2014, houve um declínio geral no desenvolvimento da energia nuclear. Os líderes na construção de novos reatores nucleares são três países: Rússia, Índia e China. Além disso, vários estados que não possuem usinas nucleares estão planejando construí-las em um futuro próximo. Estes incluem o Cazaquistão, Mongólia, Indonésia, Arábia Saudita e vários países do norte da África.
Por outro lado, vários estados iniciaram uma redução gradual do número de usinas nucleares. Estes incluem Alemanha, Bélgica e Suíça. E em alguns países (Itália, Áustria, Dinamarca, Uruguai) a energia nuclear é proibida em nível legislativo.
Principais problemas da energia nuclear
Há um problema ambiental significativo associado ao desenvolvimento da energia nuclear. Esta é a chamada poluição térmica do meio ambiente. Assim, de acordo com muitos especialistas, as usinas nucleares emitem mais calor do que as termelétricas de mesma capacidade. Especialmente perigosa é a poluição das águas termais, que perturba as condições naturais de vida dos organismos biológicos e leva à morte de muitas espécies de peixes.
Outra questão candente relacionada à energia nuclear diz respeito à segurança nuclear em geral. Pela primeira vez, a humanidade pensou seriamente neste problema após o desastre de Chernobyl em 1986. O princípio de operação da usina nuclear de Chernobyl não era muito diferente do de outras usinas nucleares. No entanto, isso não a salvou de um grande e grave acidente, que trouxe consequências muito sérias para toda a Europa Oriental.
Além disso, o perigo da energia nuclear não se limita a possíveis acidentes causados pelo homem. Assim, surgem grandes problemas com o descarte de resíduos nucleares.
Vantagens da energia nuclear
No entanto, os defensores do desenvolvimento da energia nuclear também citam as claras vantagens das usinas nucleares. Assim, em particular, a Associação Nuclear Mundial publicou recentemente seu relatório com dados muito interessantes. Segundo ele, o número de vítimas humanas que acompanha a produção de um gigawatt de eletricidade em usinas nucleares é 43 vezes menor do que em usinas termelétricas tradicionais.
Existem outros benefícios igualmente importantes. A saber:
- geração de eletricidade barata;
- limpeza ambiental da energia nuclear (com exceção da poluição das águas termais);
- f alta de referência geográfica estrita das usinas nucleares para grandes fontes de combustível.
Em vez de uma conclusão
Em 1950, foi construída a primeira usina nuclear do mundo. O princípio de funcionamento das usinas nucleares é a fissão de um átomo com a ajuda de um nêutron. Este processo libera uma enorme quantidade de energia.
Parece que a energia nuclear é um benefício excepcional para a humanidade. No entanto, a história provou o contrário. Em particular, duas grandes tragédias - o acidente na usina nuclear soviética de Chernobyl em 1986 e o acidente na usina japonesa Fukushima-1 em 2011 - demonstraram o perigo representado pelo átomo "pacífico". E muitos países do mundo hoje começaram a pensar na rejeição parcial ou mesmo total da energia nuclear.
