АЭБ — атомные электростанции¶

Атомная электростанция (АЭС) — это энергетическая установка, в которой электрическая энергия вырабатывается за счёт использования энергии, выделяющейся при управляемой цепной ядерной реакции деления тяжёлых ядер (как правило, урана-235 или плутония-239). АЭС относится к классу тепловых электростанций: тепло ядерного реактора преобразуется в механическую энергию турбины, а затем — в электрическую. АЭС являются одним из основных источников низкоуглеродной электроэнергии в мире.

¶Общие сведения

АЭС состоят из ряда ключевых объектов: ядерного реактора, где происходит цепная реакция деления; парогенераторов или прямого цикла выработки пара; турбиногенератора; системы охлаждения; и систем радиационной защиты. Топливом служат твёрдые таблетки из диоксида урана, размещённые в топливных стержнях, которые собираются в топливные сборки.

В мире работает более 400 действующих атомных станций, суммарная установленная мощность которых превышает 370 ГВт. Крупнейшими странами по числу АЭС являются США, Франция, Китай, Россия, Япония и Южная Корея. Наибольшая доля атомной энергетики в производстве электроэнергии — во Франции (около 70 %), а также в Украине, Швеции, Швейцарии, Бельгии и Финляндии.

¶История

Первая в мире АЭС — АЭС-1 (Опи-1) — была запущена 27 июня 1954 года в Обнинске (Калужская область, СССР). Её тепловая мощность составляла 30 МВт, электрическая — 5 МВт. Станция работала до 29 апреля 2002 года и была первой в мире АЭС, подключённой к энергосистеме.

Первая промышленная АЭС в мире — Белоярская АЭС — была введена в эксплуатацию в 1964 году. В 1956 году в Великобритании заработала АЭС Колдер-Холл, а в 1958 году — первая американская АЭС Шиппингпорт. В 1960-х–1970-х годах атомная энергетика получила широкое развитие во многих странах, в том числе в СССР, где были построены станции серий: РБМК (Реактор Большой Мощности Канальный), ВВЭР (Водо-Водяной Энергетический Реактор) и АМБ (Атомный Модернизированный Белоярский).

Крупнейшими авариями на АЭС стали авария на Чернобыльской АЭС (1986, СССР, ныне Украина), авария на Фукусимской АЭС (2011, Япония) и авария на Три-Майл-Айленд (1979, США). Все три события существенно повлияли на развитие нормативных требований к безопасности АЭС.

¶Классификация

АЭС классифицируются по типу реактора, теплоносителю и назначению:

В России действует 11 атомных станций, суммарная установленная мощность которых составляет около 31 ГВт. Крупнейшие АЭС страны — Калининская, Курская, Ленинградская, Нововоронежская, Балтийская, Белоярская, Кольская, Новосибирская, Смоленская, Курчатовская и Академик Ломоносов.

¶Принцип работы

В реакторе АЭС тепловая энергия деления ядер урана-235 передаётся теплоносителю (воде, натрию или газу). В реакторах типа ВВЭР вода под давлением около 160 атмосфер не кипит, а нагревается до температуры около 320 °C. Горячая вода поступает в парогенератор, где передаёт тепло воде вторичного контура, превращая её в пар. Пар вращает турбину, соединённую с генератором, вырабатывающим электрический ток. После турбины пар конденсируется и возвращается в парогенератор.

В реакторах с натриевым теплоносителем (БН) натрий циркулирует по замкнутому контуру, нагревая воду вторичного контура. Такая схема позволяет достичь более высоких температур и использовать топливо с более высокой загрузкой, включая обеднённый уран и плутоний.

¶Безопасность

Современные АЭС имеют несколько уровней защиты: активная зона реактора, герметичная оболочка (защитная оболочка реактора), система аварийного охлаждения, система вентиляции и фильтрации. Стандарты безопасности АЭС регулируются Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) и национальными регуляторными органами.

После аварии на Фукусимской АЭС в 2011 году многие страны пересмотрели свои подходы к безопасности АЭС, включая требования к устойчивости к стихийным бедствиям и резервным источникам энергоснабжения.

¶Экология

АЭС не выбрасывают парниковые газы в процессе выработки электроэнергии, что делает их одним из основных источников низкоуглеродной энергетики. Основной экологической проблемой АЭС является обращение с радиоактивными отходами: отработавшее ядерное топливо и другие радиоактивные материалы требуют длительного и безопасного хранения или переработки. В России действует программа замкнутого ядерного топливного цикла, направленная на переработку отработавшего топлива и повторное использование плутония.

¶Применение

АЭС используются для производства электроэнергии, а также для производства тепла (теплоснабжение) и водорода. В России и ряде других стран АЭС применяются для когенерации — одновременной выработки электроэнергии и тепла. Модульные АЭС, такие как «Академик Ломоносов», могут использоваться для энергоснабжения удалённых районов, включая Арктику.

Источники:

• МАГАТЭ: «Положение в области атомной энергетики в мире» (2023)
• «Атомная энергетика России» — сборник статей
• Энциклопедия «Большая российская энциклопедия»
• Официальные данные Росатома