原子力の発明。 核（原子力）エネルギー

原子エネルギーは、原子核の変換過程で放出されるエネルギーです。 原子力の源は、 内部エネルギー原子核。

原子力エネルギーのより正確な名前は核エネルギーです。 核エネルギー生産には 2 つのタイプがあります。
- 重核の核分裂の核連鎖反応の実施;
- サーモの実装 核反応光核の合成。

原子力に関する神話

世界のウラン埋蔵量が不足しています。子供でさえ、私たちの時代の天然資源の枯渇について知っています。 実際、多くの鉱物の埋蔵量は急速に枯渇しています。 現在、ウランの埋蔵量は「比較的限られている」と評価されていますが、それだけではありません。 比較のために、ウランはスズと同じくらい多く、金の600倍あります。 科学者の予備的な見積もりによると、この放射性金属の埋蔵量は、今後 500 年間、人類にとって十分なはずです。 さらに、現代の原子炉はトリウムを燃料として使用することができ、その世界の埋蔵量はウランの3倍を超えています。

核エネルギーは環境に非常に悪い影響を与えます。さまざまな反核キャンペーンの代表者は、核エネルギーには環境に悪影響を与えるガスの「隠れた排出」が含まれていると主張することがよくあります。 しかし、現代のすべての情報と計算によると、原子力エネルギーは、実質的に環境に優しいと考えられている太陽光発電や水力発電と比較しても、かなり低いレベルの炭素を含んでいます。

風と波のエネルギーは、環境の観点からははるかに害が少ないです。実際には、風力発電所が建設中であるか、最も重要な沿岸地域にすでに建設されており、その建設自体がすでに確実に環境を汚染しています。 また、波ステーションの建設はまだ実験段階であり、その環境への影響は正確にはわかっていないため、原子力エネルギーに比べて環境的に持続可能であるとは言えません。

原子炉がある地域では、白血病のレベルが高くなります。原子力発電所周辺の子供たちの白血病のレベルは、例えば、いわゆる有機農場の近くの地域よりも高くありません。 この病気の蔓延の領域は、原発周辺領域と国立公園の両方をカバーする可能性があり、危険度はまったく同じです。

原子炉は大量の廃棄物を生み出します。実際、支持者の主張に反して、核エネルギーは最小限の廃棄物を生成します。 環境. 地球は放射性廃棄物で満たされているわけではありません。 核エネルギーを生産するための最新の技術により、今後20〜40年間で放射性廃棄物の総量の割合を最小限に抑えることが可能になります。

原子エネルギーは、世界の兵器の普及に貢献しています。原子力発電所の数の増加は、まさに兵器の拡散の減少につながります。 原子弾頭は非常に原子炉燃料を生成します 良品質、原子炉の弾頭は、世界の核燃料の約 15% を生成します。 原子炉燃料の需要が高まると、そのような弾頭をテロリストから「そらす」ことが期待されます。

テロリストは原子炉を標的に選ぶ。 2001 年 9 月 11 日の悲劇の後、多くの 科学研究核施設への攻撃の可能性を判断するため。 しかし、最近の英国の研究では、原子力発電所はボーイング 767-400 の空襲でさえ「生き残る」ことができることが示されています。 新世代の原子炉は、既存のすべての航空機からの潜在的な攻撃に対する保護レベルが向上するように設計され、人間の介入やコンピューター制御なしで起動できる特別な安全機能を導入することも計画されています。

核エネルギーは非常にコストがかかる。物議を醸す主張。 英国通商産業省によると、原子力発電所から発電するコストはガスの価格を上回るだけで、陸上の風力発電所で生産されるエネルギーの 10 ～ 20 分の 1 です。 さらに、原子力エネルギーの総コストの 10% はウランから来ており、原子力エネルギーは、ガスや石油などの燃料の価格の絶え間ない変動にあまりさらされていません。

原子力発電所の廃止措置には非常に費用がかかります。この声明は、以前に建設された原子力発電所にのみ適用されます。 既存の原子炉の多くは、その後の廃止措置を期待せずに建設されました。 しかし、新しい原子力発電所を建設するとき、この点はすでに考慮されています。 ただし、原子力発電所の廃炉費用は、消費者が支払う電気代に含まれます。 最新の原子炉は 40 年間稼働するように設計されており、廃止措置の費用はこの間に支払われます。 長期となり、電気料金への影響はほとんどありません。

原子力発電所の建設には時間がかかりすぎます。これはおそらく、すべての反核キャンペーン声明の中で最もやる気のないものです。 原子力発電所の建設には 4 年から 6 年かかりますが、これは「従来の」発電所の建設期間に匹敵します。 新しい原子力発電所のモジュール構造は、原子力発電所の建設プロセスをいくらかスピードアップすることができます。

核内の核子数に対する核子あたりの結合エネルギーの依存性がグラフに示されています。

原子核を個々の核子に分割するのに必要なエネルギーは、結合エネルギーと呼ばれます。 核子あたりの結合エネルギーは、異なる化学元素や同じ同位体でさえ同じではありません 化学元素. 核内の核子の特異的結合エネルギーは、平均して、軽い原子核 (重水素) の 1 MeV から中程度の重量 (A≒100) の原子核の 8.6 MeV の範囲です。 重い原子核 (A≈200) の場合、核子の特異的結合エネルギーは、平均重量の原子核よりも約 1 MeV 小さいため、平均重量の原子核への変換 (2 つの部分への分裂) には、核子あたり約 1 MeV、または核あたり約 200 MeV の量のエネルギー。 軽い原子核から重い原子核への変換は、核子あたりのエネルギー利得をさらに大きくします。 したがって、たとえば、重水素とトリチウムの組み合わせの反応

1 D²+ 1 T³→ 2 He 4 + 0 n 1

17.6 MeV、つまり核子あたり 3.5 MeV のエネルギー放出を伴います。

核エネルギーの放出

発熱核反応は、核エネルギーを放出することが知られています。

通常、ウラン235またはプルトニウム核の連鎖核分裂反応は、核エネルギーを生成するために使用されます。 原子核は中性子が当たると分裂し、新しい中性子と核分裂片が得られます。 核分裂中性子と核分裂片は高い運動エネルギーを持っています。 フラグメントが他の原子と衝突した結果、この運動エネルギーは急速に熱に変換されます。

核エネルギーを放出する別の方法は、熱核融合によるものです。 この場合、2 つの軽い元素の原子核が 1 つの重い原子核に結合されます。 このようなプロセスは太陽で行われます。

多くの原子核は不安定です。 時間の経過とともに、これらの原子核の一部が自発的に別の原子核に変化し、エネルギーを放出します。 この現象は放射性崩壊と呼ばれます。

原子力エネルギーの応用

水素爆弾には核融合エネルギーが使われています。

ノート

こちらもご覧ください

リンク

国際協定

• 原子力事故の早期通報に関する条約（ウィーン、1986年）
• 核物質の物理的防護に関する条約 (ウィーン、1979 年)
• 核損害に対する民事責任に関するウィーン条約
• 使用済燃料管理の安全性及び放射性廃棄物管理の安全性に関する合同条約

文学

• Clarfield、Gerald H. および William M. Wiecek (1984)。 ニュークリア・アメリカ：1940年から1980年にかけての米国における軍用および民生用原子力発電、ハーパー＆ロウ。
• クック、ステファニー（2009）。 人間の手の中: 核時代の警告の歴史ブラック株式会社
• クレイヴンズ・グウィネス世界を救う力：核エネルギーの真実。 - ニューヨーク: Knopf, 2007. - ISBN 0-307-26656-7
• エリオット、デビッド（2007）。 核か否か？ 持続可能なエネルギーの未来に原子力は居場所があるのか​​?、パルグレイブ。
• フォーク、ジム（1982）。 地球核分裂：原子力発電をめぐる戦い、オックスフォード大学出版局。
• ファーガソン、チャールズ D.、(2007)。 原子力エネルギー：利益とリスクのバランス外交問題評議会。
• Herbst、Alan M.、George W. Hopley (2007)。 原子力エネルギーの今：なぜ世界で最も誤解されているエネルギー源の時が来たのか、ワイリー。
• Schneider、Mycle、Steve Thomas、Antony Froggatt、Doug Koplow (2009 年 8 月)。 世界原子力産業現状報告、ドイツ連邦環境・自然保護・原子炉安全省。
• ウォーカー、J. サミュエル (1992)。 原子を封じ込める：変化する環境における核規制、1993年から1971年
• ウォーカー、J. サミュエル (2004)。 スリーマイル島: 歴史的観点から見た核危機、バークレー：カリフォルニア大学出版局。
• ワート、スペンサー R. 核恐怖の台頭. マサチューセッツ州ケンブリッジ: ハーバード大学出版局、2012 年。ISBN 0-674-05233-1

ウィキメディア財団。 2010 .

• コスマン、ベルンハルト
• ツィンマーマン、アルバート・カール・ハインリッヒ

他の辞書で「原子力」が何であるかを参照してください。

原子力- (原子エネルギー) 核変換 (核反応) 中に放出される原子核の内部エネルギー。 核の結合エネルギー。 質量欠損 原子核内の核子 (陽子と中性子) は、核力によってしっかりと保持されています。 核から核子を取り除くには…… 大百科事典

原子力- (原子エネルギー)、内線。 でのエネルギー。 核変換中に放出された核。 核をその構成要素である核子に分割するために費やさなければならないエネルギー。 核の結合エネルギー? St. これは最大です。 エネルギー、天国が際立つ. ... ... 百科事典

原子力- NUCLEAR ENERGY、次の式で説明されているように、質量がエネルギーに変換された結果として核反応中に放出されるエネルギー: E=mc2 (E はエネルギー、m は質量、c は光速); それは A. アインシュタインの相対性理論で導き出された. ... ... 科学技術百科事典

原子力- (原子エネルギー) () () 参照 ... 大工科百科事典

原子力- (原子エネルギー)、特定の核反応中に放出される原子核の内部エネルギー。 核エネルギーの使用は、重核の核分裂の連鎖反応と軽核の熱核融合反応の実行に基づいています（... ... を参照）。 現代百科事典

原子それは、電子と呼ばれる粒子がその周りを回転する原子核で構成されています。

原子核は最小の粒子です。 それらはすべての物質と物質の基礎です。

それらには大量のエネルギーが含まれています。

このエネルギーは、特定の放射性元素が崩壊するときに放射線として放出されます。 放射線は地球上のすべての生命にとって危険ですが、同時に電気や医療にも利用されています。

放射能とは、不安定な原子核がエネルギーを放射する性質です。 ほとんどの重い原子は不安定で、軽い原子には放射性同位体があります。 放射性同位体。 放射能が現れるのは、原子が安定を得ようとするからです。 現在、アルファ線、ベータ線、ガンマ線の 3 種類の放射線が知られています。 ギリシャ語のアルファベットの最初の文字にちなんで名付けられました。 原子核は最初にアルファ線またはベータ線を放出します。 それでも不安定だとガンマ線が出ます。 3 つの原子核は不安定になる可能性があり、それぞれがあらゆる種類の光線を放出する可能性があります。

図は 3 つの原子核を示しています。

それらは不安定で、それぞれが 3 種類のビームのいずれかを放出します。

アルファ粒子には陽子が 2 個と中性子が 2 個あります。 ヘリウム原子のコアは、まったく同じ組成を持っています。 アルファ粒子はゆっくりと移動するため、紙よりも厚い素材であれば、アルファ粒子を保持できます。 それらはヘリウム原子の原子核と大差ありません。 ほとんどの科学者は、地球上のヘリウムは自然放射性起源であるというバージョンを提唱しています。

ベータ粒子は莫大なエネルギーを持つ電子です。 それらの形成は、中性子の崩壊中に発生します。 ベータ粒子もそれほど速くはなく、最大 1 メートルまで空気中を飛ぶことができます。 したがって、ミリ単位の厚さの銅板は、パスの障害になる可能性があります。 また、13 mm の鉛バリアまたは 120 メートルの空気を設置すると、ガンマ線を半分にすることができます。

ガンマ線は、大きなエネルギーの電磁放射です。 その移動速度は光速に等しい。

放射性物質の輸送は、放射線の漏れを防ぐために壁が厚い特殊な鉛容器で行われます。

放射線への被ばくは、人間にとって非常に危険です。

それは火傷、白内障を引き起こし、癌の発症を引き起こします。

特別な装置であるガイガー カウンターは、放射線のレベルを測定するのに役立ちます。これは、放射線源が現れるとクリック音を出します。

原子核が粒子を放出すると、別の元素の原子核になり、原子番号が変わります。 これを元素の崩壊期間と呼びます。 しかし、新しく形成された元素がまだ不安定な場合は、崩壊プロセスが続きます。 要素が安定するまで続きます。 多くの放射性元素の場合、この期間には数十年、数百年、さらには数千年かかるため、半減期を測定するのが通例です。 たとえば、質量が 242 のプルトニウム 2 原子を考えてみましょう。 原子質量 4、同じ原子量のウラン238原子になります。

核反応。

核反応は、核融合と核の分裂（分裂）の2種類に分けられます。

合成またはその他の「結合」とは、非常に高い温度の影響下で 2 つの原子核が 1 つの大きな原子核に結合することを意味します。 この時点で目立つ たくさんのエネルギー。

核分裂と核分裂の間、核エネルギーを放出しながら、核の核分裂のプロセスが発生します。

これは、「粒子加速器」と呼ばれる特別な装置で原子核に中性子をぶつけたときに起こります。

原子核の核分裂と中性子の放射の間に、膨大な量のエネルギーが放出されます。

大量の電気を得るために必要な放射性燃料は単位質量だけであることが知られています。これほど自慢できる発電所は他にありません。

原子力。

したがって、核反応中に放出されるエネルギーは、電気を生成するために、または水中および水上船のエネルギー源として使用されます。 原子力発電所で発電するプロセスは、原子炉内の核分裂に基づいています。 巨大なタンクには、放射性物質（ウランなど）の棒があります。

それらは中性子によって攻撃されて分裂し、エネルギーを放出します。 新しい中性子はどんどん分裂していきます。 これを連鎖反応と呼びます。 この発電方法の効率は信じられないほど高いですが、セキュリティ対策と埋葬条件が高すぎます。

しかし、人類は核エネルギーを平和目的だけに利用しているのではありません。 20世紀半ば、核兵器がテストされ、テストされました。

そのアクションは、爆発につながる巨大なエネルギーの流れを解放することです。 二回目いつ終わった？ 世界大戦米国は日本に対して核兵器を使用した。 彼らは広島と長崎の都市に原子爆弾を投下しました。

結果は悲惨なものでした。

人間の犠牲者の中には数十万人もの人々がいました。

しかし、科学者たちはそこで止まらず、水素兵器を開発しました。

彼らの違いは、 核爆弾核分裂反応に基づく水素、核融合反応に基づく水素。

放射性炭素法。

生物の死亡時期に関する情報を得るために、放射性炭素分析の方法が使用されます。 生体組織には、炭素の放射性同位体である炭素 14 がある程度含まれていることが知られています。 その半減期は5700年です。 生物の死後、組織内の炭素14の埋蔵量が減少し、同位体が崩壊し、生物の死の時間がその残りの量から決定されます。 たとえば、火山が噴火したのは何年前かを調べることができます。 これは、溶岩で凍った昆虫や花粉によって認識できます。

放射能は他にどのように利用されていますか？

放射線は産業でも使用されています。

ガンマ線は食品を新鮮に保つために照射するために使用されます。

医学では、放射線は内臓の研究に使用されます。

放射線治療という方法もあります。 これは、患者が少量の放射線を照射され、体内のがん細胞を破壊するときです。

風力エネルギー

風力エネルギーは、風力エネルギー (大気中の気団の運動エネルギー) の使用を専門とするエネルギーの分野です。 風力エネルギーは太陽活動の結果であるため、再生可能エネルギーに分類されます。 風力エネルギーは、従来の原子力、水力、および火力発電所に匹敵する競争相手とはまだ見なされていません。 平均的な原子力発電所は、約 1.3 千 MW の電力を生成します。これは、世界の 4 つの最大の風力発電所を上回っています。

米国風力エネルギー協会によると、風力発電所の建設コストは 1MW あたり 100 万ドルにまで下がりました。これは、原子力発電所の建設とほぼ同じです。 投資効率の点では、風力発電所はガス発電所よりも優れています（1 MWあたり60万ドル）。 ただし、ガスとは異なり、風力エネルギーは無料です。 風力発電機は化石燃料を消費しません。 1 MW の容量を持つ風力タービンを 20 年間運転すると、約 29,000 トンの石炭または 92,000 バレルの石油が節約されます。 1 MW の風力発電機は、年間 1800 トンの CO2、9 トンの SO2、4 トンの窒素酸化物の大気排出を削減します。

使用済み燃料の貯蔵や処理の問題がないことは、原子力に勝る大きな利点です。 20 年間で、風力発電のコストは 1 キロワットあたり 40 セントから 5 セントに減少し、石油、ガス、石炭、および原子力エネルギーを燃焼して生成される電力のコストに近づいたという事実にもかかわらず (米国では、その価格は 2 ... 1 キロワットあたり 3 セント)、このギャップを克服することは困難です。

1978 年以来、米国はこの業界の科学研究に 110 億ドル以上の公的資金を費やしてきましたが、そのような投資の成果は今のところ小さいものです。 今日まで、クリーン エネルギーは、米国内のすべての発電所で生成された電力の 8% 以下を占めています。 米国エネルギー省の予測によると、2025 年までにそのシェアは 0.5% しか増加しません。 これから水力発電所によって生成されたエネルギーを差し引くと、数値はさらに控えめになり、2001 年には 2.1%、2025 年には 3.3% になります。

原子力は、原子力エネルギーの生産と使用に従事するエネルギー産業の一分野です (原子力という用語は以前は使用されていました)。

通常、ウラン235またはプルトニウム核の連鎖核分裂反応は、核エネルギーを生成するために使用されます。 中性子が当たると原子核が分裂し、新しい中性子と核分裂片が得られます。 核分裂中性子と核分裂片は高い運動エネルギーを持っています。 フラグメントが他の原子と衝突した結果、この運動エネルギーは急速に熱に変換されます。

どのエネルギー分野においても、主要なエネルギー源は核エネルギーですが (たとえば、水力発電所や化石燃料発電所での太陽核反応のエネルギー、地熱発電所での放射性崩壊のエネルギー)、原子炉での制御された反応の使用のみです。核エネルギーを指します。

原子力エネルギーは原子力発電所で生成され、原子力砕氷船、原子力潜水艦で使用されます。 米国は、原子力エンジンを作成するプログラムを実施しています。 宇宙船さらに、航空機用の原子力エンジンを作成する試みが行われました。

原子力発電は、依然として激しい議論の対象となっています。 原子力の支持者と反対者は、その安全性、信頼性、および経済効率に関する評価が大きく異なります。 電力生産の分野からの核燃料の漏洩の可能性と核兵器の生産へのその使用については、幅広い意見があります。

アインシュタインは、次の式でエネルギーと質量の関係を確立しました。

ここで、c = 300,000,000 m/s は光速です。

したがって、体重70kgの人の体にはエネルギーが含まれています

RBMK-1000原子炉プラントは、そのような量のエネルギーを生成します 二千分裂した核の質量。 もちろん、質量のエネルギーへの完全な変換はまだ非常に遠いですが、通常のスケールでは検出されない原子炉内の燃料の質量の変化により、膨大な量のエネルギーを得ることが可能になります。 RBMK-1000 原子炉での連続運転の年間燃料質量の変化は約 0.3 g ですが、この場合に放出されるエネルギーは、3,000,000 (300 万) トンの石炭を燃焼した場合と同じです。 主な問題は、質量を有用なエネルギーに変換することを学ぶことです。 人類は、核分裂エネルギーの軍事的および平和的使用を習得することにより、この問題を解決するための第一歩を踏み出しました。 最初の概算では、原子炉内で発生するプロセスは、原子核の連続的な分裂として説明できます。 この場合、核分裂前の核全体の質量は、結果として生じる断片の質量よりも大きくなります。 その差は約0.1

力。

実際には、エネルギー源について話すとき、通常はそのパワーに関心があります。 建設中の家の 5 階までクレーンで 1,000 個のレンガを持ち上げることができます。ストレッチャーを使用する 2 人の作業員の助けを借りて行うこともできます。 どちらの場合も、完全な仕事と消費されるエネルギーは同じで、エネルギー源の力が異なるだけです。 意味：力エネルギー源（機械）、これは単位時間あたりに受け取ったエネルギー（完全な仕事）の量です。

パワー＝エネルギー（仕事）÷時間

単位[J/s=W]

エネルギー保存の法則

前述のように、私たちの周りの世界では、あるタイプから別のタイプへのエネルギーの絶え間ない変換があります。 ボールを投げることで、あるタイプから別のタイプへの機械エネルギーの一連の変換を引き起こしました。 跳ねるボールは、エネルギー保存則を明確に示しています。

エネルギーはどこにも消えず、どこからともなく現れることはできず、ある形から別の形へとしか移動できません。

ボールは、数回バウンドした後、最終的には表面上で静止したままになります。 最初に伝達された機械的エネルギーは次のことに費やされます。

a) ボールが移動する際の空気抵抗を克服する (入り込む) 熱エネルギー空気）

b) ボールとインパクト面を加熱する。 (形状の変化には常に加熱が伴います。アルミニウム線がねじれを繰り返すとどのように加熱されるかを覚えておいてください)

エネルギー変換

エネルギーの変換と使用の可能性は、人類の技術開発の指標です。 人間が使用する最初のエネルギー変換器は帆と見なすことができます。風力エネルギーを使用して水の中を移動し、さらに発展したのは、風車と水車で風と水を使用することです。 蒸気機関の発明と導入は、技術に革命をもたらしました。 工場やプラントの蒸気機関は、労働生産性を劇的に向上させました。 蒸気機関車とモーター船は、陸上と海上の輸送をより速く、より安くしました。 の上 初期蒸気エンジンは、熱エネルギーを回転する車輪の機械エネルギーに変換する役割を果たし、そこからさまざまな種類のギア (シャフト、プーリー、ベルト、チェーン) を使用して、エネルギーが機械や機構に伝達されました。

電気機械、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するエンジン、および機械エネルギーから電気を生成する発電機の広範な導入は、技術開発における新たな飛躍を示しました。 電気の形でエネルギーを長距離伝送することが可能になり、エネルギー産業の全部門が誕生しました。

現在、電気を人間の生活に必要なあらゆる種類のエネルギーに変換するように設計された多数のデバイスが作成されています。電気モーター、電気ヒーター、照明ランプ、および電気を直接使用するデバイス (テレビ、受信機など) です。

NPP（シングルループリアクター付）

原子力の発展の歴史

1954 年 6 月 27 日、ソ連のオブニンスク市で、5 MW の容量を持つ世界初のパイロット産業用原子力発電所が稼働しました。 これ以前は、原子核のエネルギーは主に軍事目的で使用されていました。 最初の原子力発電所の立ち上げは、エネルギーの新しい方向性への扉を開きました。これは、原子力の平和利用に関する第 1 回国際科学技術会議 (1955 年 8 月、ジュネーブ) で認められました。

1958 年に、容量 100 MW のシベリア原子力発電所の第 1 段階が稼働しました (総設計容量は 600 MW)。 同年、ベロヤルスク工業用原子力発電所の建設が始まり、1964 年 4 月 26 日、第 1 段階の発電機 (100 MW ユニット) がスベルドロフスク エネルギー システムに電流を供給しました。 MW は 1967 年 10 月に運用を開始しました。 特徴的な機能 Beloyarsk NPP - 原子炉内で直接（必要なパラメータが得られるまで）蒸気を過熱することで、ほとんど変更を加えることなく、通常の最新のタービンを使用することが可能になりました。

1964 年 9 月、ノボヴォロネジ NPP の 1 号機が 210 MW の容量で運転を開始しました。 この原子力発電所での 1 kWh の電力コスト (発電所の運転の最も重要な経済指標) は、体系的に削減されました。これは 1.24 コペイカに達しました。 1965年、1.22コペイカ。 1966年、1.18コップ。 1967年、0.94コップ。 ノボヴォロネジ NPP の最初のユニットは、産業用としてだけでなく、原子力エネルギーの可能性と利点、NPP 運転の信頼性と安全性を示す実証施設としても建設されました。 1965 年 11 月、ウリヤノフスク地方のメレケス市で、容量 50 MW の「沸騰」型の水冷式水型原子炉を備えた原子力発電所が稼働し、原子炉は単一回路に従って組み立てられました。駅のレイアウトを容易にするスキーム。 1969 年 12 月、ノボヴォロネジ原子力発電所の 2 基目 (350 MW) が運転を開始しました。

海外では、1956 年にカルダー ホール (イギリス) で 46 MW の容量を持つ最初の産業用原子力発電所が運転を開始し、その 1 年後にシッピングポート (米国) で 60 MW の原子力発電所が運転を開始しました。

回路図 NPP 原子炉持つ 水冷、図に示す。 2. 炉心 1 で放出された熱は、原子炉にポンプで送られる第 1 回路の水 (冷却剤) によって取り除かれます。 循環ポンプ 2. 反応器からの加熱された水は熱交換器 (蒸気発生器) 3 に入り、そこで反応器で受け取った熱を第 2 回路の水に伝達します。 第 2 回路の水は蒸気発生器で蒸発し、その蒸気はタービン 4 に入ります。

ほとんどの場合、原子力発電所では 4 種類の熱中性子炉が使用されます。1) 水冷式原子炉 普通の水モデレーターおよびクーラントとして。 2) 水冷却剤およびグラファイト減速材を含むグラファイト水。 3) 減速材として水冷却剤と重水を含む重水。 4) ガス冷却剤と黒鉛減速材を含む黒鉛ガス。

主に使用されるタイプの原子炉の選択は、主に原子炉建設における蓄積された経験と、必要な原子炉の入手可能性によって決定されます。 産業機器、原材料埋蔵量など。ソ連では、主に黒鉛水および加圧水型原子炉が建設されています。 米国の原子力発電所では、加圧水型原子炉が最も広く使用されています。 黒鉛ガス反応器はイギリスで使用されています。 カナダの原子力発電所は、重水炉を備えた原子力発電所が支配的です。

種類や種類によって 凝集状態冷却剤、原子力発電所の1つまたは別の熱力学的サイクルが作成されます。 熱力学的サイクルの上限温度の選択は、核燃料を含む燃料要素クラッディング (TVEL) の最大許容温度、核燃料自体の許容温度、およびこれに採用されたほぞキャリアの特性によって決定されます。リアクターの種類。 原子炉を水で冷却する原子力発電所では、通常、低温蒸気サイクルが使用されます。 ガス冷却反応器では、初期圧力と温度を上げて、比較的経済的な蒸気サイクルを使用できます。 これら 2 つの場合の NPP の熱スキームは、2 回路として実行されます。冷却剤は第 1 回路で循環し、第 2 回路は蒸気水です。 沸騰水または高温ガス冷却材を使用する原子炉では、シングルループ熱 NPP が可能です。 沸騰水型原子炉では、炉心で水が沸騰し、蒸気と水の混合物が分離され、 飽和蒸気タービンに直接送られるか、過熱のためにコアに戻されます（図3）。 高温グラファイトガス反応器では、従来のガスタービンサイクルを使用することが可能です。 この場合、反応器は燃焼室として機能します。

原子炉運転中、核分裂性同位体の濃度は 核燃料徐々に減少します。つまり、燃料棒は燃え尽きます。 したがって、時間が経つにつれて、それらは新しいものに置き換えられます。 核燃料は、メカニズムとデバイスを使用して再ロードされます リモコン. 使用済み燃料棒は、使用済み燃料プールに移され、処理のために送られます。

原子炉とそのサービス システムには次のものが含まれます。生物学的保護を備えた原子炉自体、熱交換器、ポンプ、または冷却材を循環させるブロワー ユニット。 循環回路のパイプラインと付属品; 核燃料を再装填するための装置; 特別なシステム 換気、緊急冷却など

設計に応じて、原子炉には独特の特徴があります。加圧された原子炉では、燃料棒と減速材が容器内に配置され、冷却材の全圧を運びます。 チャネル型原子炉では、冷却剤によって冷却された燃料要素が、薄壁のケーシングに囲まれた減速材を貫通する特別なパイプチャネルに取り付けられます。 このような原子炉は、ソ連（シベリア、ベロヤルスク原子力発電所など）で使用されています。

NPP 職員を放射線被ばくから保護するために、原子炉は生物学的保護で囲まれており、その主な材料はコンクリート、水、および蛇紋岩の砂です。 原子炉回路機器は完全に密閉する必要があります。 冷却剤の漏れの可能性のある場所を監視するためのシステムが提供され、回路の漏れや破損の出現が放射性物質の放出や原子力発電所の敷地や周辺地域の汚染につながらないように対策が講じられています。 原子炉回路設備は、通常、生物学的保護によって NPP 施設の残りの部分から分離された密閉ボックスに設置され、原子炉運転中は保守されません。 回路からの漏れの存在による放射性空気と少量の冷却剤蒸気は、大気汚染の可能性を排除するために浄化フィルターと保持ガスホルダーが提供される特別な換気システムによって無人 NPP 施設から除去されます。 . 線量管理サービスは、原子力発電所職員による放射線安全規則の順守を監視します。

原子炉冷却システムで事故が発生した場合、燃料棒被覆管の過熱と漏れを防ぐために、核反応の迅速な（数秒以内の）抑制が提供されます。 緊急冷却システムには独立した電源があります。

生物学的遮蔽、特別な換気および緊急冷却システム、および線量測定監視サービスの利用可能性により、原子力発電所の保守要員を放射線被ばくの有害な影響から完全に保護することが可能になります。

NPP 機械室の設備は、TPP 機械室の設備と同様です。 ほとんどの原子力発電所の際立った特徴は、飽和またはわずかに過熱された比較的低いパラメータの蒸気を使用することです。

同時に、蒸気に含まれる水分の粒子によるタービンの最終段のブレードへの浸食損傷を排除するために、セパレーターがタービンに取り付けられています。 場合によっては、蒸気のリモートセパレーターと再加熱器を使用する必要があります。 冷却材とそれに含まれる不純物が炉心を通過する際に活性化することにより、 建設的な解決策機械室の機器と単回路 NPP のタービン復水器の冷却システムは、冷却剤の漏れの可能性を完全に排除する必要があります。 蒸気パラメータが高い2回路NPPでは、タービンホールの機器にそのような要件は課されません。

NPP機器のレイアウトに関する特定の要件には、放射性媒体に関連する通信の可能な限り最小の長さ、原子炉の基礎と耐荷重構造の剛性の向上、および施設の換気の信頼できる組織が含まれます。 図上。 チャネル黒鉛水炉を備えたベロヤルスク原子力発電所の主要な建物の一部を示しています。 原子炉ホールには、生物学的保護を備えた原子炉、予備の燃料棒、および制御装置が含まれています。 原子力発電所は、原子炉 - タービンのブロック原理に従って配置されています。 タービン発電機とそれに対応するシステムはエンジンルームにあります。 補助機器とプラント制御システムは、エンジンと原子炉ホールの間に配置されています。

原子力発電所の費用対効果は、その主な技術指標によって決定されます。原子炉の単位出力、効率、炉心のエネルギー強度、核燃料の燃焼度、原子力発電所の設備電力の利用率です。その年の植物。 原子力発電所の出力が増加すると、それへの特定の投資 (設置された kW のコスト) は、火力発電所の場合よりも急激に減少します。 その中で 主な理由ユニット容量の大きな大型原子力発電所の建設を目指しています。 原子力発電所の経済性については、発電コストにおける燃料要素の割合が 30 ～ 40% (TPP では 60 ～ 70%) であることが一般的です。 したがって、大規模な原子力発電所は、従来の燃料の供給が限られている工業地域で最も一般的であり、小容量の原子力発電所は、村の原子力発電所など、到達が困難または遠隔地で最も一般的です。 Bilibino (ヤクート ASSR) と 電力典型的なユニット 12 MW。 この原子力発電所の原子炉の熱出力 (29 MW) の一部は、熱供給に費やされます。 原子力発電所は発電だけでなく淡水化にも利用されています 海水. したがって、150 MW の電気容量を持つシェフチェンコ NPP (カザフスタン SSR) は、カスピ海から 1 日あたり最大 150,000 トンの水を (蒸留によって) 淡水化するように設計されています。

ほとんどの先進国 (ソ連、アメリカ、イギリス、フランス、カナダ、FRG、日本、GDR など) では、予測によると、既存および建設中の原子力発電所の容量は数十 GW に増加します。 1980年までに。 1967 年に発表された国連国際原子力機関によると、1980 年までに世界のすべての原子力発電所の設備容量は 300 GW に達するでしょう。

ソビエト連邦は、熱中性子原子炉を備えた大規模な発電装置 (最大 1,000 MW) を試運転する広範なプログラムを実施しています。 1948 年から 1949 年にかけて、工業用原子力発電所用の高速中性子炉の作業が開始されました。 このような原子炉の物理的特徴により、核燃料の拡張増殖（増殖比1.3から1.7）を実行できるため、235Uだけでなく、原材料238Uおよび232Thも使用できます。 また、高速中性子炉は減速材を含まず、比較的小型で負荷が大きい。 これは、ソ連における高速原子炉の集中的な開発への欲求を説明しています。 高速炉の研究のために、実験炉とパイロット炉 BR-1、BR-2、BR-Z、BR-5、BFS が次々と建設されました。 得られた経験は、モデル プラントの研究から、シェフチェンコの工業用高速中性子原子力発電所 (BN-350) とベロヤルスク原子力発電所 (BN-600) の設計と建設への移行につながりました。 強力な原子力発電所の原子炉に関する研究が進行中であり、たとえば実験用の BOR-60 原子炉がメレケス市に建設されています。

大規模な原子力発電所も多くの開発途上国 (インド、パキスタンなど) で建設されています。

原子力の平和利用に関する第 3 回国際科学技術会議 (1964 年、ジュネーブ) では、原子力エネルギーの広範な開発がほとんどの国にとって重要な問題になっていることが指摘されました。 1968 年 8 月にモスクワで開催された第 7 回世界エネルギー会議 (MIREC-VII) は、原子力発電所が電力の主要な生産者の 1 つ。