Atomkraftwerke. Kernkraftwerke der Ukraine. Kernkraftwerke in Russland

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Der moderne Energiebedarf der Menschheit wächst in einem gigantischen Tempo. Sein Verbrauch für die Beleuchtung von Städten, für Industrie und andere Bedürfnisse der Volkswirtschaft nimmt zu. Dementsprechend wird immer mehr Ruß aus der Verbrennung von Kohle und Heizöl in die Atmosphäre emittiert und der Treibhauseffekt nimmt zu. Zudem wurde in den letzten Jahren immer mehr über die Einführung von Elektrofahrzeugen gesprochen, die ebenfalls zur Steigerung des Stromverbrauchs beitragen werden.

Umweltfreundliche HPPs sind leider nicht in der Lage, solch einen gigantischen Bedarf zu decken, und eine weitere Erhöhung der Zahl von Blockheizkraftwerken und Blockheizkraftwerken ist einfach nicht ratsam. Was ist in diesem Fall zu tun? Und die Auswahl ist nicht groß: Kernkraftwerke sind, wenn sie richtig betrieben werden, ein hervorragender Ausweg aus der Energie-Sackgasse.

Sogar trotz dem, was in Tschernobyl passiert istAngesichts des jüngsten Versagens der Japaner erkennen Wissenschaftler auf der ganzen Welt an, dass das friedliche Atom heute die einzige Lösung für die nahende Energiekrise ist. Viel beworbene alternative Energiequellen liefern nicht einmal ein Hundertstel der Strommenge, die die Welt täglich benötigt.

Außerdem verursachte selbst die Explosion des Kernkraftwerks in Tschernobyl nicht einmal ein Hundertstel der Umweltschäden, die selbst bei einer Katastrophe auf einer Ölplattform zu verzeichnen sind. Der BP-Vorfall ist eine klare Bestätigung dafür.

Das Funktionsprinzip eines Kernreaktors

Die Wärmequelle sind Brennelemente - TVEL. Tatsächlich handelt es sich um Röhren aus einer Zirkoniumlegierung, die selbst in der Zone der aktiven Atomsp altung leicht einer Degeneration unterliegt. Darin befinden sich Tabletten aus Urandioxid oder Körner einer Legierung aus Uran und Molybdän. Im Inneren des Reaktors werden diese Rohre zu Baugruppen zusammengesetzt, die jeweils 18 Brennelemente enth alten.

Insgesamt können es fast zweitausend Baugruppen sein, und sie werden in Kanälen innerhalb des Graphitmauerwerks platziert. Die freigesetzte Wärme wird mittels eines Kühlmittels aufgefangen, und in modernen Kernkraftwerken gibt es zwei Zirkulationskreisläufe. Im zweiten Fall interagiert Wasser in keiner Weise mit dem Reaktorkern, was die Sicherheit der gesamten Struktur erheblich erhöht. Der Reaktor selbst befindet sich in einem Schacht, und aus der gleichen Zirkoniumlegierung wird eine spezielle Kapsel für Graphitmauerwerk hergestellt (30 mm dick).

Das gesamte Bauwerk ruht auf einem extrem massiven Sockel aus hochfestem Beton, unter dem sich das Becken befindet. Es dient zur Kühlung des KernkraftwerksKraftstoff im Falle eines Unfalls.

Das Funktionsprinzip ist einfach: Brennelemente werden erhitzt, die Wärme von ihnen wird auf das Primärkühlmittel (flüssiges Natrium, Deuterium) übertragen, wonach die Energie auf den Sekundärkreislauf übertragen wird, in dem Wasser zirkuliert enormer Druck. Es kocht sofort und der Dampf dreht die Turbinen der Generatoren. Danach tritt der Dampf in die Kondensationsgeräte ein, geht wieder in einen flüssigen Zustand über und wird dann wieder in den Sekundärkreislauf geleitet.

Schöpfungsgeschichte

In der zweiten Hälfte der 1940er Jahre wurden in der UdSSR alle Anstrengungen unternommen, um Projekte zur friedlichen Nutzung der Atomenergie zu schaffen. Der berühmte Akademiker Kurtschatow hat bei einer ordentlichen Sitzung des Zentralkomitees der KPdSU einen Vorschlag zur Nutzung der Atomenergie zur Stromerzeugung vorgelegt, den das Land, das sich von einem schrecklichen Krieg erholt, dringend benötigt.

1950 begann der Bau eines Kernkraftwerks (übrigens das erste der Welt), das im Dorf Obninskoje in der Region Kaluga errichtet wurde. Vier Jahre später wurde diese Anlage mit einer Leistung von 5 MW erfolgreich in Betrieb genommen. Die Einzigartigkeit der Veranst altung liegt auch darin, dass unser Land der erste Staat der Welt war, der es geschafft hat, das Atom ausschließlich für friedliche Zwecke effektiv zu nutzen.

Weiterarbeiten

Bereits 1958 begannen die Arbeiten am Entwurf des sibirischen Kernkraftwerks. Die Auslegungskapazität stieg sofort um das 20-fache auf 100 MW. Aber die Einzigartigkeit der Situation liegt nicht einmal darin. Als die Station übergeben wurde, betrug ihre Rendite 600 MW. Wissenschaftler in nur ein paarJahre haben es geschafft, das Projekt so sehr zu verbessern, und vor kurzem schien eine solche Leistung völlig unmöglich.

Aber die Atomkraftwerke in den Weiten der Union wuchsen damals nicht schlimmer als Pilze. Ein paar Jahre nach dem sibirischen Kernkraftwerk wurde das Kernkraftwerk Beloyarsk in Betrieb genommen. Bald wurde in Woronesch eine Station gebaut. 1976 wurde das Kernkraftwerk Kursk in Betrieb genommen, dessen Reaktoren 2004 grundlegend modernisiert wurden.

Atomkraftwerke wurden in der Nachkriegszeit im Allgemeinen planmäßig gebaut. Nur die Katastrophe von Tschernobyl konnte diesen Prozess verlangsamen.

Wie es im Ausland war

Man sollte nicht davon ausgehen, dass solche Entwicklungen ausschließlich in unserem Land durchgeführt wurden. Die Briten waren sich der Bedeutung von Kernkraftwerken bewusst und arbeiteten daher aktiv in diese Richtung. So starteten sie bereits 1952 ein eigenes Projekt zur Entwicklung und zum Bau von Kernkraftwerken. Vier Jahre später war die Stadt Calder Hall die erste englische Atomstadt mit einem eigenen 46-MW-Kraftwerk. 1955 wurde in der amerikanischen Stadt Shippingport ein Kernkraftwerk feierlich in Betrieb genommen. Seine Leistung betrug 60 MW. Seitdem haben Atomkraftwerke ihren Siegeszug um die Welt angetreten.

Bedrohungen für friedliche Atome

Die erste Euphorie über die Zähmung des Atoms wurde bald von Angst und Schrecken abgelöst. Natürlich war das Kernkraftwerk Tschernobyl die schwerste Katastrophe, aber es gab das Kraftwerk Mayak, Unfälle mit Kernreaktoren in Atom-U-Booten sowie andere Vorfälle, von denen wir viele wahrscheinlich nie erfahren werden. Die Folgen dieser Unfällezwang die Menschen, über eine Hebung des Kulturniveaus bei der Nutzung der Atomenergie nachzudenken. Zudem erkannte die Menschheit wieder einmal, dass sie den Urgew alten der Natur nicht widerstehen konnte.

Viele Koryphäen der Weltwissenschaft diskutieren seit langem darüber, wie Atomkraftwerke sicherer gemacht werden können. 1989 wurde in Moskau eine Weltversammlung einberufen, auf deren Grundlage die Ergebnisse des Treffens Schlussfolgerungen über die Notwendigkeit gezogen wurden, die Kontrolle über die Kernenergie radikal zu verschärfen.

Heute überwachen globale Gemeinschaften genau, wie all diese Vereinbarungen eingeh alten werden. Allerdings kann keine noch so große Beobachtung und Kontrolle vor Naturkatastrophen oder banaler Dummheit bewahren. Dies wurde erneut durch den Unfall in Fukushima-1 bestätigt, bei dem Hunderte Millionen Tonnen radioaktiv verseuchtes Wasser in den Pazifischen Ozean geflossen sind. Generell hat Japan, in dem das Atomkraftwerk die einzige Möglichkeit ist, den gigantischen Bedarf von Industrie und Bevölkerung mit Strom zu versorgen, das Atomkraftwerksbauprogramm nicht aufgegeben.

Klassifizierung

Alle Kernkraftwerke können sowohl nach der Art der erzeugten Energie als auch nach dem Modell ihres Reaktors klassifiziert werden. Dabei werden auch der Sicherheitsgrad, die Bauart sowie weitere wichtige Parameter berücksichtigt.

So werden sie nach der Art der erzeugten Energie klassifiziert:

• Atomkraftwerke. Die einzige Energie, die sie erzeugen, ist Strom.
• Kernwärmekraftwerke. Neben Strom erzeugen diese Anlagen auch Wärme, was sie besonders für den Einsatz in nördlichen Städten interessant macht. Dort der Betrieb eines Kernkraftwerksermöglicht es, die Abhängigkeit der Region von Kraftstofflieferungen aus anderen Regionen stark zu reduzieren.

Kraftstoffverbrauch und andere Eigenschaften

Am häufigsten sind Kernreaktoren, die angereichertes Uran als Brennstoff verwenden. Das Kühlmittel ist leichtes Wasser. Solche Reaktoren werden Leichtwasserreaktoren genannt, und es gibt zwei Arten davon. Im ersten Fall entsteht der Dampf, der zum Drehen der Turbinen verwendet wird, im Reaktorkern.

Für die Dampfbildung im zweiten Fall wird ein Kühlkörpersystem verwendet, wodurch kein Wasser in den Kern eindringt. Übrigens begann die Entwicklung dieses Systems bereits in den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts, und die amerikanischen Militärentwicklungen dienten als Grundlage dafür. Etwa zur gleichen Zeit entwickelte die UdSSR einen Reaktor des ersten Typs, jedoch mit einem Moderationssystem, in dessen Rolle Graphitstäbe verwendet wurden.

So entstand der gasgekühlte Reaktor, der von vielen Atomkraftwerken in Russland genutzt wird. Die rasante Beschleunigung des Baus von Stationen dieses speziellen Modells war darauf zurückzuführen, dass die Reaktoren als Nebenprodukt waffenfähiges Plutonium produzierten. Darüber hinaus eignet sich auch gewöhnliches Natururan, dessen Vorkommen in unserem Land sehr groß sind, als Brennstoff für diese Sorte.

Ein weiterer Reaktortyp, der weltweit ziemlich weit verbreitet ist, ist das mit natürlichem Uran betriebene Modell für schweres Wasser. Zunächst wurden solche Modelle von fast allen Ländern erstellt, die Zugang zu Kernreaktoren hatten, aberheute zählt nur noch Kanada zu ihren Ausbeutern, in dessen Eingeweiden die reichsten Vorkommen an natürlichem Uran liegen.

Wie wurden Reaktoren verbessert?

Zunächst wurde gewöhnlicher Stahl für die Herstellung von Brennstabhüllen und Zirkulationskanälen verwendet. Zirkoniumlegierungen, die für solche Zwecke wesentlich besser geeignet sind, waren damals noch nicht bekannt. Der Reaktor wurde mit Wasser gekühlt, das unter einem Druck von 10 Atmosphären zugeführt wurde.

Der gleichzeitig freigesetzte Dampf hatte eine Temperatur von 280 Grad. Alle Kanäle, in denen sich die Brennstäbe befanden, wurden herausnehmbar gemacht, da sie relativ oft ausgetauscht werden mussten. Tatsache ist, dass Materialien in der Aktivitätszone von Kernbrennstoffen ziemlich schnell einer Verformung und Zerstörung ausgesetzt sind. Tatsächlich sind die Strukturelemente im Kern auf 30 Jahre ausgelegt, aber in solchen Fällen ist Optimismus nicht akzeptabel.

Brennstäbe

In diesem Fall entschieden sich die Wissenschaftler für eine Variante mit einseitiger Röhrenkühlung. Diese Konstruktion reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass Sp altprodukte in den Wärmeaustauschkreislauf gelangen, sogar im Fall einer Beschädigung des Brennelements drastisch. Derselbe Kernbrennstoff ist eine Legierung aus Uran und Molybdän. Diese Lösung ermöglichte es, relativ kostengünstige und zuverlässige Geräte zu schaffen, die auch bei erheblich erhöhten Temperaturen stabil arbeiten können.

Tschernobyl

So seltsam es scheinen mag, aber das berüchtigte Tschernobyl, dessen Kernkraftwerk zum Symbol der von Menschen verursachten Katastrophen des letzten Jahrhunderts wurde, war ein echter Triumph der Wissenschaft. Zu dieser Zeit wurden die fortschrittlichsten Technologien bei der Konstruktion und Gest altung verwendet. Allein die Leistung des Reaktors erreichte 3200 MW. Auch der Brennstoff war neu: Im Kernkraftwerk Tschernobyl wurde erstmals angereichertes natürliches Urandioxid eingesetzt. Eine Tonne eines solchen Brennstoffs enthält nur 20 Kilogramm Uran-235. Insgesamt wurden 180 Tonnen Urandioxid in den Reaktor geladen. Bis heute ist nicht genau bekannt, wer und zu welchem Zweck auf der Station ein Experiment durchgeführt hat, das allen denkbaren Sicherheitsregeln widersprach.

Atomkraftwerke in Russland

Wenn die Tschernobyl-Katastrophe nicht wäre, würde in unserem Land (höchstwahrscheinlich) das Programm für den breitesten und am weitesten verbreiteten Bau von Kernkraftwerken weitergehen. Jedenfalls war dies der in der UdSSR geplante Ansatz.

Im Allgemeinen begannen unmittelbar nach Tschernobyl viele Programme massiv zu kürzen, was sofort zu einer Preiserhöhung für viele "umweltfreundliche" Wärmeträgerqualitäten führte. In vielen Gebieten waren sie gezwungen, zum Bau von Wärmekraftwerken zurückzukehren, die (unter anderem) sogar mit Kohle arbeiten und weiterhin die Atmosphäre von Großstädten ungeheuerlich verschmutzen.

Mitte der 2000er Jahre erkannte die Regierung dennoch die Notwendigkeit, das Atomprogramm zu entwickeln, da es ohne dieses einfach unmöglich wäre, viele Regionen unseres Landes mit der erforderlichen Energiemenge zu versorgen.

Wie viele Kernkraftwerke haben wir heute in unserem Land? Nur zehn. Ja, das sind alles russische Kernkraftwerke. Aber selbst diese Zahl erzeugt mehr als 16 % der verbrauchten Energieunsere Bürger. Die Kapazität aller 33 Kraftwerkseinheiten, die als Teil dieser Kernkraftwerke betrieben werden, beträgt 25,2 GW. Knapp 37 % des Strombedarfs unserer nördlichen Regionen werden durch Kernkraftwerke gedeckt.

Eines der berühmtesten ist das Kernkraftwerk Leningrad, das 1973 gebaut wurde. Derzeit wird intensiv an der zweiten Stufe gebaut, die es ermöglichen wird, die Produktionskapazität (4.000 MW) mindestens um das Zweifache zu erhöhen.

Ukrainische Kernkraftwerke

Die Sowjetunion hat viel getan, auch für die Energieentwicklung in den Unionsrepubliken. So erhielt Litauen einst nicht nur eine hervorragende Infrastruktur und viele Industriebetriebe, sondern auch das KKW Ignalina, das bis 2005 ein echtes „Pockennarbenhuhn“war und fast den gesamten Ostseeraum mit billigem (und eigenem!) Energie.

Aber das wichtigste Geschenk ging an die Ukraine, die gleich vier Kraftwerke erhielt. Das KKW Zaporozhye ist im Allgemeinen das leistungsstärkste in Europa und liefert 6 GW Energie auf einmal. Im Allgemeinen bieten die Kernkraftwerke der Ukraine die Möglichkeit, sich selbst mit Strom zu versorgen, mit dem sich Litauen nicht mehr rühmen kann.

Jetzt arbeiten alle vier Stationen: Zaporozhye, Rivne, South-Ukrainian und Chmelnitsky. Entgegen der landläufigen Meinung war der dritte Block des Kernkraftwerks Tschernobyl noch bis 2000 in Betrieb und versorgte die Region regelmäßig mit Strom. Derzeit werden 46 % des gesamten ukrainischen Stroms von ukrainischen Kernkraftwerken produziert.

Seltsame politische Ambitionen der Behörden des Landes führten dazu, dass es 2011 so weit warEs wurde beschlossen, russische Brennelemente durch amerikanische zu ersetzen. Das Experiment schlug vollständig fehl, und der ukrainischen Industrie wurde ein Schaden von fast 200 Millionen US-Dollar zugefügt.

Aussichten

Heute wird auf der ganzen Welt wieder an die Vorzüge des friedlichen Atoms erinnert. Eine ganze Stadt kann mit Energie aus einem kleinen und primitiven Kernkraftwerk versorgt werden, das etwa 2 Tonnen Brennstoff pro Jahr verbraucht. Wie viel Gas oder Kohle muss im gleichen Zeitraum verbrannt werden? Die Aussichten für die Technologie sind also riesig: Traditionelle Energiearten werden immer teurer, ihre Zahl nimmt ab.