АЭС — электростанция, на которой для получения электроэнергии используется теплота, выделяющаяся в ядерном реакторе в результате контролируемой цепной реакции деления ядер тяжёлых элементов (в основном изотопов урана U233,U235).
История создания первых реакторов
В 1950 году в США был создан реактор EBR-I недалеко от города Арко. Данный реактор 20 декабря 1951 года в ходе эксперимента выработал пригодное для использования электричество мощностью 800 Вт. Это даёт право называть данную станцию первой экспериментальной АЭС, но при этом она не была подключена к энергетической сети.
Первой в мире АЭС, подключенной к общей электрической сети стала Обнинская АЭС мощностью 5 MВт, которая была запущена 27 июня 1954 года в городе Обнинске.
В сообщении ТАСС от 1 июля 1954 года говорилось: «В Советском Союзе усилиями ученых и инженеров успешно завершены работы по проектированию и строительству первой промышленной электростанции на атомной энергии полезной мощностью 5000 киловатт. 27 июня 1954 года атомная электростанция была пущена в эксплуатацию и дала электрический ток для промышленности и сельского хозяйства прилежащих районов».
Сообщение о пуске первой в мире АЭС стало полной неожиданностью для советской и мировой общественности, ведь о её разработке и строительстве в открытой печати ничего не публиковалось, все держалось в строгом секрете.
Освоение проектной мощности АЭС заняло четыре месяца. Это были месяцы упорного и напряженного труда, когда шло изучение АЭС, выявление недостатков проекта и слабых мест оборудования, вносились необходимые и возможные усовершенствования в отдельные узлы и системы. В основном все шло гладко, возникавшие неполадки устранялись, вносились изменения в некоторые конструкции, а электрическая мощность АЭС все возрастала. В октябре 1954 года турбогенератор АЭС был выведен на проектную мощность 5 МВт.
Через некоторое время первую атомную электростанцию посетили члены правительства СССР. К их визиту реактор «подхватил» очередное недомогание – происходили частые сбросы аварийной защиты реактора из-за ложных срабатываний сигналов СРВ (снижение расхода воды по каналам). Два сброса АЗ произошли в самый канун визита – когда уже сообщили о приезде правительства. Оперативный персонал вывел реактор на мощность в рекордные сроки, и к моменту входа в помещение пультовой членов правительства – Маленкова, Булганина, Молотова, Ворошилова, Кагановича, Микояна и др. – реактор работал на полной мощности. Работавший в это время начальником смены В.Б. Лыткин несколько задержался на нижней отметке здания из-за выхода на мощность и не был впущен в помещение пульта управления охраной.
С 1956 года станция была открыта для посещения советских и зарубежных делегаций. Первую АЭС посетило много видных политических деятелей, ученых, а также десятки тысяч простых людей почти из всех стран мира.
К 2000 году дальнейшая эксплуатация единственного энергоблока Обнинской АЭС, безаварийно прослужившего 48 лет (на 18 лет дольше запланированного срока), стала экономически нецелесообразна, и реактор был заглушен 29 апреля 2002 года, а в сентябре выгружена последняя тепловыделяющая сборка.
Отработанное топливо из реактора выгружено, но полный вывод из эксплуатации, включающий в себя демонтаж и дезактивацию оборудования, отложен на неопределённый срок.
В 2009 году по распоряжению Президента России Д. А. Медведева на базе Обнинской АЭС был создан музей атомной энергетики.
В 1984-1985 годах было введено в эксплуатацию 66 АЭС. В 1986 году - масштабная катастрофа на Чернобыльской АЭС, которая, помимо непосредственных последствий, серьёзно отразилась на всей ядерной энергетике в целом. Она вынудила специалистов всего мира пересмотреть проблему безопасности АЭС и задуматься о необходимости международного сотрудничества в целях повышения безопасности АЭС.
Топливо для АЭС
Топливо для АЭС – это химические элементы, обладающие радиоактивными свойствами. Устройство станций подразумевает, что АЭС работают на сложном составном топливе, а не на чистом химическом элементе. И чтобы из природного урана добыть урановое топливо, которое загружается в ядерный реактор, нужно провести множество манипуляций.
Для использования ядерного топлива в реакторе, его первоначально помещают в тепловыделяющие элементы — твэлы. Это герметичные трубки из стали или циркониевых сплавов внешним диаметром около 10 мм и длиной от нескольких десятков до сотен сантиметров, которые заполнены таблетками ядерного топлива.
Для упрощения учета и перемещения ядерного топлива в реакторе твэлы собираются в тепловыделяющие сборки по 150-350 штук. Одновременно в активную зону реактора обычно помещается 200-450 таких сборок. Устанавливают их в рабочих каналах активной зоны реактора.
Твэлы — главный конструктивный элемент активной зоны большинства ядерных реакторов. В них происходит деление тяжелых ядер, сопровождающееся выделением тепловой энергии, которая затем передается теплоносителю. Конструкция тепловыделяющего элемента должна обеспечить отвод тепла от топлива к теплоносителю и не допустить попадания в теплоноситель продуктов деления.
После того как их радиоактивность и температура снизятся до значений, позволяющих их перевозить, а для водоводяных реакторов это три года, твэлы извлекают, помещают в толстостенную стальную тару и отправляют в «сухие хранилища».
После пуска ядерного реактора из ТВЭЛов извлекаются поглощающие стержни, которые не дают урану вступить в реакцию. Как только стрежни извлечены, нейтроны урана начинают взаимодействовать друг с другом. Когда нейтроны сталкиваются, происходит мини-взрыв на атомном уровне, выделяется энергия и рождаются новые нейтроны, начинает происходить цепная реакция. Этот процесс выделяет тепло. Тепло отдается теплоносителю.
В зависимости от типа теплоносителя оно превращается в пар или газ, которые вращают турбину.