A mediados del siglo XX, las mejores mentes de la humanidad trabajaron duro a la vez en dos tareas: la creación de la bomba atómica y también cómo utilizar la energía del átomo para fines pacíficos. Así aparecieron las primeras centrales nucleares del mundo. ¿Cuál es el principio de funcionamiento de las centrales nucleares? ¿Y en qué parte del mundo se encuentran las plantas de energía más grandes?
Historia y características de la energía nuclear.
"La energía es la cabeza de todo": así es como se puede reformular el famoso proverbio, dadas las realidades objetivas del siglo XXI. Con cada nueva ronda de progreso tecnológico, la humanidad necesita un número cada vez mayor. Hoy, la energía del "átomo pacífico" se usa activamente en la economía y la producción, y no solo en el sector energético.
La electricidad producida en las llamadas centrales nucleares (cuyo principio de operación es muy simple en su naturaleza) se usa ampliamente en la industria, la exploración espacial, la medicina y la agricultura.
La energía nuclear es la industria pesada que extrae calor y electricidad de la energía cinética de un átomo.
¿Cuándo aparecieron las primeras centrales nucleares? El principio de funcionamiento de tales centrales eléctricas, los científicos soviéticos estudiaron en los años 40. Por cierto, en paralelo, también inventaron la primera bomba atómica. Por lo tanto, el átomo era a la vez "pacífico" y mortal.
En 1948, I.V. Kurchatov invitó al gobierno soviético a comenzar a trabajar directamente en la extracción de energía atómica. Dos años después, en la Unión Soviética (en la ciudad de Obninsk, región de Kaluga), comienza la construcción de la primera central nuclear del planeta.
El principio de funcionamiento de todas las centrales nucleares es similar, pero no es nada difícil de entender. Esto se discutirá más adelante.
NPP: principio de funcionamiento (foto y descripción)
La base del trabajo de cualquier planta de energía nuclear es una reacción poderosa que ocurre durante la fisión de un núcleo atómico. Los átomos de uranio-235 o plutonio están involucrados con mayor frecuencia en este proceso. El núcleo de los átomos está dividido por un neutrón que entra en ellos desde el exterior. En este caso, aparecen nuevos neutrones, así como fragmentos de fisión, que tienen una enorme energía cinética. Solo esta energía es el producto principal y clave de cualquier central nuclear.
Entonces puede describir el principio de funcionamiento del reactor NPP. En la siguiente foto puedes ver cómo se ve desde el interior.
Se distinguen tres tipos principales de reactores nucleares:
- reactor de canal de alta potencia (en resumen, RBMK);
- reactor de agua-agua (VVER);
- reactor de neutrones rápido (BN).
Por separado, vale la pena describir el principio de funcionamiento de las centrales nucleares en su conjunto. Cómo funciona se discutirá en el próximo artículo.
El principio de funcionamiento de las centrales nucleares (esquema)
Una planta de energía nuclear opera bajo ciertas condiciones y en modos estrictamente especificados. Además de un reactor nuclear (uno o más), la estructura de la central nuclear incluye otros sistemas, instalaciones especiales y personal altamente calificado. ¿Cuál es el principio de funcionamiento de las centrales nucleares? Se puede describir brevemente de la siguiente manera.
El elemento principal de cualquier planta de energía nuclear es un reactor nuclear, en el que tienen lugar todos los procesos principales. Escribimos sobre lo que sucede en el reactor en la sección anterior. El combustible nuclear (generalmente es uranio) en forma de pequeñas tabletas negras se alimenta a esta enorme caldera.
La energía liberada durante las reacciones que tienen lugar en un reactor nuclear se convierte en calor y se transfiere al refrigerante (generalmente agua). Vale la pena señalar que el refrigerante en este proceso recibe una cierta dosis de radiación.
Además, el calor del refrigerante se transfiere al agua ordinaria (a través de dispositivos especiales - intercambiadores de calor), que como resultado hierve. El vapor de agua, que se forma en este caso, hace girar la turbina. Un generador está conectado a este último, que genera energía eléctrica.
Por lo tanto, de acuerdo con el principio de funcionamiento de una central nuclear, es la misma central térmica. La única diferencia es cómo se forma el vapor.
Geografía de la energía nuclear
Los primeros cinco países que producen energía nuclear son los siguientes:
- Estados Unidos
- Francia
- Japón
- Rusia
- Corea del sur
Al mismo tiempo, los Estados Unidos de América, que generan alrededor de 864 mil millones de kWh por año, producen hasta el 20% de la electricidad del mundo.
En total, 31 estados operan centrales nucleares en el mundo. De todos los continentes del planeta, solo dos (la Antártida y Australia) están completamente libres de energía nuclear.
Hasta la fecha, 388 reactores nucleares están operando en el mundo. Es cierto que 45 de ellos no han generado electricidad durante un año y medio. La mayoría de los reactores nucleares se encuentran en Japón y Estados Unidos. Su geografía completa se presenta en el siguiente mapa. Los países con reactores nucleares en funcionamiento están marcados en verde, también se indica su número total en un estado particular.
El desarrollo de la energía nuclear en diferentes países.
En general, a partir de 2014, ha habido una disminución general en el desarrollo de la energía nuclear. Tres países son líderes en la construcción de nuevos reactores nucleares: estos son Rusia, India y China. Además, varios estados que no tienen centrales nucleares planean construirlos en el futuro cercano. Estos incluyen Kazajstán, Mongolia, Indonesia, Arabia Saudita y varios países del norte de África.
Por otro lado, varios estados se han embarcado en una reducción gradual en el número de centrales nucleares. Estos incluyen Alemania, Bélgica y Suiza. Y en algunos países (Italia, Austria, Dinamarca, Uruguay) la energía nuclear está prohibida a nivel legislativo.
Los principales problemas de la energía nuclear.
El desarrollo de la energía nuclear tiene un problema ambiental significativo. Esta es la llamada contaminación térmica del medio ambiente. Entonces, según muchos expertos, las centrales nucleares emiten más calor que las centrales térmicas de la misma capacidad. La contaminación térmica del agua es especialmente peligrosa, lo que viola las condiciones de vida naturales de los organismos biológicos y conduce a la muerte de muchas especies de peces.
Otra cuestión apremiante relacionada con la energía nuclear se refiere a la seguridad nuclear en general. Por primera vez, la humanidad ha pensado seriamente en este problema después del desastre de Chernobyl de 1986. El principio de funcionamiento de la central nuclear de Chernobyl no era muy diferente del de otras centrales nucleares. Sin embargo, esto no la salvó de un accidente grave y grave, que conllevó consecuencias muy graves para toda Europa del Este.
Además, el peligro de la energía nuclear no se limita solo a posibles accidentes tecnológicos. Entonces, surgen grandes problemas con la eliminación de residuos nucleares.
Los beneficios de la energía nuclear.
Sin embargo, los defensores del desarrollo de la energía nuclear también llaman a las claras ventajas de la operación de las centrales nucleares. Así, en particular, la Asociación Mundial de Energía Nuclear publicó recientemente su informe con datos muy interesantes. Según él, el número de víctimas humanas que acompañan a la producción de un gigavatio de electricidad en las centrales nucleares es 43 veces menor que en las centrales térmicas tradicionales.
Hay otras ventajas igualmente importantes. A saber:
- bajo costo de producción de electricidad;
- limpieza ambiental de la energía nuclear (con la excepción de la contaminación térmica del agua);
- falta de una referencia geográfica estricta de las centrales nucleares a grandes fuentes de combustible.
