NPP: dari dulu hingga sekarang
Pembangkit listrik tenaga nuklir adalah perusahaan yang merupakan kombinasi peralatan dan fasilitas untuk menghasilkan energi listrik. Kekhasan instalasi ini terletak pada metode mendapatkan panas. Suhu yang dibutuhkan untuk menghasilkan listrik muncul dalam proses peluruhan atom.
Peran bahan bakar untuk pembangkit listrik tenaga nuklir dilakukan paling sering oleh uranium dengan jumlah massa 235 (235U). Justru karena elemen radioaktif ini mampu mendukung reaksi berantai nuklir, ia digunakan dalam pembangkit listrik tenaga nuklir dan juga digunakan dalam senjata nuklir.
Negara-negara dengan jumlah pembangkit listrik tenaga nuklir terbesar
Saat ini, ada 192 pembangkit listrik tenaga nuklir yang beroperasi di 31 negara di dunia, menggunakan 451 reaktor tenaga nuklir dengan total kapasitas 394 GW. Sebagian besar pembangkit listrik tenaga nuklir terletak di Eropa, Amerika Utara, Asia Timur Jauh dan wilayah bekas Uni Soviet, sementara di Afrika hampir tidak ada, dan di Australia dan Oceania tidak ada sama sekali. 41 reaktor lainnya tidak menghasilkan listrik dari 1,5 hingga 20 tahun, dan 40 di antaranya ada di Jepang.
Selama 10 tahun terakhir, 47 unit listrik telah ditugaskan di dunia, hampir semuanya terletak di Asia (26 di Cina) atau di Eropa Timur. Dua pertiga dari reaktor yang saat ini sedang dibangun adalah di Cina, India dan Rusia. Cina sedang mengimplementasikan program yang paling ambisius untuk pembangunan PLTN baru, sekitar selusin negara di dunia sedang membangun PLTN atau sedang mengembangkan proyek untuk konstruksi mereka.
Selain Amerika Serikat, daftar negara paling maju di bidang energi nuklir meliputi:
- Prancis;
- Jepang;
- Rusia;
- Korea Selatan.
Pada tahun 2007, Rusia mulai membangun pembangkit listrik tenaga nuklir terapung pertama di dunia, yang memungkinkannya untuk menyelesaikan masalah kekurangan energi di daerah-daerah pantai terpencil di negara itu.[12]. Konstruksi menghadapi penundaan. Menurut berbagai perkiraan, pembangkit listrik tenaga nuklir mengambang pertama akan bekerja pada 2018-2019.
Beberapa negara, termasuk Amerika Serikat, Jepang, Korea Selatan, Rusia, Argentina, sedang mengembangkan pembangkit listrik mini-nuklir dengan kapasitas sekitar 10-20 MW untuk keperluan panas dan pasokan daya industri individu, kompleks perumahan, dan di masa depan - masing-masing rumah. Diasumsikan bahwa reaktor berukuran kecil (lihat, misalnya, Hyperion NPP) dapat dibuat menggunakan teknologi aman yang berulang kali mengurangi kemungkinan kebocoran bahan nuklir[13]. Pembangunan satu reaktor CAREM25 berukuran kecil sedang berlangsung di Argentina. Pengalaman pertama menggunakan mini-PLTN diperoleh oleh USSR (Bilibino PLTN).
Prinsip operasi pembangkit listrik tenaga nuklir
Prinsip operasi pembangkit listrik tenaga nuklir didasarkan pada operasi reaktor nuklir (kadang-kadang disebut atom) - desain curah khusus di mana pemisahan atom terjadi dengan pelepasan energi.
Ada berbagai jenis reaktor nuklir:
- PHWR (juga dikenal sebagai "reaktor air berat bertekanan") digunakan terutama di Kanada dan di kota-kota India. Ini didasarkan pada air, rumusnya adalah D2O. Ini melakukan fungsi pendingin dan moderator neutron. Efisiensi mendekati 29%;
- VVER (reaktor daya berpendingin air). Saat ini, WWER hanya dioperasikan di CIS, khususnya, model VVER-100. Reaktor memiliki efisiensi 33%;
- GCR, AGR (air grafit). Cairan yang terkandung dalam reaktor tersebut berfungsi sebagai pendingin. Dalam desain ini, moderator neutron adalah grafit, karenanya namanya. Efisiensi sekitar 40%.
Menurut prinsip perangkat, reaktor juga dibagi menjadi:
- PWR (reaktor air bertekanan) - dirancang agar air di bawah tekanan tertentu memperlambat reaksi dan memasok panas;
- BWR (dirancang sedemikian rupa sehingga uap dan air berada di bagian utama perangkat tanpa rangkaian air);
- RBMK (reaktor saluran yang memiliki kapasitas sangat besar);
- BN (sistem ini bekerja karena pertukaran neutron yang cepat).
Struktur dan struktur pembangkit listrik tenaga nuklir. Bagaimana cara kerja pembangkit listrik tenaga nuklir?
Pembangkit listrik tenaga nuklir yang khas terdiri dari blok, di mana masing-masing ditempatkan berbagai perangkat teknis. Yang paling signifikan dari unit-unit ini adalah kompleks dengan ruang reaktor, memastikan pengoperasian seluruh PLTN. Terdiri dari perangkat berikut:
- reaktor;
- baskom (disimpan di dalamnya bahan bakar nuklir);
- mesin pemuatan bahan bakar;
- Ruang kontrol (panel kontrol dalam blok, dengan bantuan itu operator dapat mengamati proses fisi nuklir).
Bangunan ini diikuti oleh aula. Ini dilengkapi dengan generator uap dan merupakan turbin utama. Tepat di belakang mereka adalah kapasitor, serta saluran transmisi listrik yang melampaui batas wilayah.
Antara lain, ada unit dengan kolam untuk bahan bakar bekas dan unit khusus yang dirancang untuk pendinginan (mereka disebut menara pendingin). Selain itu, kolam semprot dan reservoir alami digunakan untuk pendinginan.
Prinsip operasi pembangkit listrik tenaga nuklir
Di semua PLTN tanpa kecuali, ada 3 tahap konversi energi listrik:
- nuklir dengan transisi ke panas;
- termal, berubah menjadi mekanis;
- mekanik, dikonversi menjadi listrik.
Uranium melepaskan neutron, menghasilkan pelepasan panas dalam jumlah besar. Air panas dari reaktor dipompa melalui pompa melalui generator uap, di mana ia mengeluarkan panas, dan kembali ke reaktor lagi. Karena air ini berada di bawah tekanan tinggi, ia tetap dalam keadaan cair (dalam reaktor VVER modern sekitar 160 atmosfer pada suhu ~ 330 ° C).[7]). Dalam pembangkit uap, panas ini ditransfer ke air dari sirkuit sekunder, yang berada di bawah tekanan yang jauh lebih rendah (setengah tekanan dari sirkuit primer dan lebih sedikit), oleh karena itu mendidih. Uap yang dihasilkan memasuki turbin uap, yang memutar generator, dan kemudian ke kondensor, di mana uap didinginkan, ia mengembun dan kembali memasuki generator uap. Kondensor didinginkan dengan air dari sumber terbuka eksternal air (misalnya, kolam pendingin).
Kedua sirkuit pertama dan kedua ditutup, yang mengurangi kemungkinan kebocoran radiasi. Dimensi struktur sirkuit utama diminimalkan, yang juga mengurangi risiko radiasi. Turbin uap dan kondensor tidak berinteraksi dengan air dari sirkuit utama, yang memfasilitasi perbaikan dan mengurangi jumlah limbah radioaktif selama pembongkaran stasiun.
Mekanisme perlindungan PLTN
Semua pembangkit listrik tenaga nuklir harus dilengkapi dengan sistem keamanan terintegrasi, misalnya:
- pelokalan - membatasi penyebaran bahan berbahaya jika terjadi kecelakaan yang mengakibatkan pelepasan radiasi;
- menyediakan - melayani sejumlah energi untuk operasi sistem yang stabil;
- manajer - berfungsi untuk memastikan bahwa semua sistem perlindungan berfungsi secara normal.
Selain itu, reaktor mungkin macet dalam keadaan darurat. Dalam hal ini, perlindungan otomatis akan mengganggu reaksi berantai jika suhu dalam reaktor terus meningkat. Langkah ini selanjutnya akan membutuhkan pekerjaan restorasi serius untuk membawa reaktor kembali beroperasi.
Setelah kecelakaan berbahaya terjadi di Chernobyl NPP, penyebab yang ternyata adalah desain reaktor yang tidak sempurna, mereka mulai lebih memperhatikan langkah-langkah perlindungan, dan juga melakukan pekerjaan desain untuk memastikan keandalan reaktor yang lebih besar.
Bencana abad XXI dan konsekuensinya
Pada bulan Maret 2011, timur laut Jepang dilanda gempa bumi yang menyebabkan tsunami, yang akhirnya merusak 4 dari 6 reaktor PLTN Fukushima-1.
Kurang dari dua tahun setelah tragedi itu, korban tewas resmi dalam kecelakaan itu melebihi 1.500, sementara 20.000 masih belum ditemukan, dan 300.000 penduduk lainnya terpaksa meninggalkan rumah mereka.
Ada korban yang tidak dapat meninggalkan tempat kejadian karena radiasi yang sangat besar. Evakuasi segera dilakukan bagi mereka, yang berlangsung selama 2 hari.
Namun demikian, setiap tahun metode pencegahan kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir, serta netralisasi situasi darurat meningkat - ilmu pengetahuan terus maju. Namun demikian, masa depan jelas akan menjadi masa kejayaan cara alternatif untuk menghasilkan listrik - khususnya, logis untuk mengharapkan munculnya sel surya orbital berukuran raksasa dalam 10 tahun mendatang, yang cukup dapat dicapai dalam kondisi tanpa bobot, serta teknologi lainnya, termasuk teknologi energi revolusioner.
