A mitjan segle XX, les millors ments de la humanitat van treballar de valent alhora en dues tasques: la creació de la bomba atòmica i també com utilitzar l’energia de l’àtom amb finalitats pacífiques. Així van aparèixer les primeres centrals nuclears del món. Quin és el principi de funcionament de les centrals nuclears? I on són el món més grans d’aquestes centrals?
Història i trets de l’energia nuclear
“L’energia és el cap de tot”: així es pot referir el famós refrany, ateses les realitats objectives del segle XXI. Amb cada nova ronda de progrés tecnològic, la humanitat necessita un nombre creixent d’aquest. Avui, l’energia de l’àtom pacífic s’utilitza activament en l’economia i la producció, i no només en el sector energètic.
L’electricitat produïda a les anomenades centrals nuclears (el principi de funcionament de naturalesa molt senzilla) s’utilitza àmpliament a la indústria, l’exploració espacial, la medicina i l’agricultura.
L’energia nuclear és la indústria pesant que extreu calor i electricitat de l’energia cinètica d’un àtom.
Quan van aparèixer les primeres centrals nuclears? Científics soviètics van estudiar el principi de funcionament d'aquestes centrals elèctriques als anys 40. Per cert, paral·lelament, també van inventar la primera bomba atòmica. Així, l’àtom era alhora “pacífic” i mortal.
El 1948, I.V Kurchatov va convidar el govern soviètic a començar els treballs directes sobre l'extracció d'energia atòmica. Dos anys després, a la Unió Soviètica (a la ciutat d'Obinsins, Regió de Kaluga), comença la construcció de la primera central nuclear del planeta.
El principi de funcionament de totes les centrals nuclears és similar, però no és gens difícil entendre-ho. Això es parlarà més endavant.
NPP: principi de funcionament (foto i descripció)
La base del treball de qualsevol central nuclear és una poderosa reacció que es produeix durant la fissió d’un nucli atòmic. L'urani-235 àtoms o plutoni són més sovint implicats en aquest procés. El nucli d’àtoms està dividit per un neutró que entra dins d’ells des de l’exterior. En aquest cas, apareixen nous neutrons, així com fragments de fissió, que tenen una enorme energia cinètica. Aquesta energia és el producte principal i clau de qualsevol central nuclear.
Així doncs, podeu descriure el principi de funcionament del reactor NPP. A la foto següent podeu veure com es veu des de dins.
Es distingeixen tres tipus principals de reactors nuclears:
- reactor de canals d'alta potència (en resum - RBMK);
- reactor aigua-aigua (VVER);
- reactor de neutrons ràpid (BN).
Per separat, convé descriure el principi de funcionament de les centrals nuclears en el seu conjunt. Com funciona, es comentarà en el proper article.
El principi de funcionament de les centrals nuclears (esquema)
Una central nuclear funciona sota determinades condicions i en modes estrictament especificats. A més d’un reactor nuclear (un o més), l’estructura de la central nuclear inclou altres sistemes, instal·lacions especials i personal altament qualificat. Quin és el principi de funcionament de les centrals nuclears? Es pot descriure breument de la manera següent.
L’element principal de qualsevol central nuclear és un reactor nuclear, en el qual tenen lloc tots els processos principals. Vam escriure sobre què passa al reactor a la secció anterior. El combustible nuclear (normalment el més sovint és urani), en forma de petites pastilles negres, s’aboca a aquesta enorme caldera.
L’energia alliberada durant les reaccions que tenen lloc en un reactor nuclear es converteix en calor i es transfereix al refrigerant (normalment aigua). Cal destacar que el refrigerant d’aquest procés rep una certa dosi de radiació.
A més, la calor del refrigerant es transfereix a l’aigua ordinària (mitjançant dispositius especials - intercanviadors de calor), que com a resultat bull. El vapor d’aigua, que es forma en aquest cas, fa girar la turbina. Es connecta un generador amb aquest últim, que genera energia elèctrica.
Així, segons el principi de funcionament d’una central nuclear, és la mateixa central tèrmica. L’única diferència és com es forma el vapor.
Geografia de l’energia nuclear
Els primers cinc països productors d’energia nuclear són els següents:
- EUA
- França
- Japó
- Rússia
- Corea del Sud
Al mateix temps, els Estats Units d’Amèrica, que generen uns 864 mil milions de kWh a l’any, produeixen fins a un 20% de l’electricitat mundial.
En total, 31 estats operen centrals nuclears al món. De tots els continents del planeta, només dos (l'Antàrtida i Austràlia) estan completament lliures de l'energia nuclear.
Fins a la data, 388 reactors nuclears funcionen al món. És cert que 45 d’ells no han generat electricitat durant un any i mig. La majoria dels reactors nuclears es troben al Japó i als Estats Units. La seva geografia completa es presenta al següent mapa. Els països amb reactors nuclears operatius estan marcats en verd, i també s’indica el seu nombre total en un estat determinat.
El desenvolupament de l’energia nuclear a diferents països
En general, a partir del 2014 s'ha produït un descens general del desenvolupament de l'energia nuclear. Tres països són líders en la construcció de nous reactors nuclears: es tracta de Rússia, l'Índia i la Xina. A més, diversos estats que no tenen centrals nuclears tenen previst construir-los en un futur proper. Aquests inclouen Kazakhstan, Mongòlia, Indonèsia, Aràbia Saudita i diversos països del nord d’Àfrica.
D'altra banda, diversos estats han iniciat una reducció gradual del nombre de centrals nuclears. Es tracta d'Alemanya, Bèlgica i Suïssa. I en alguns països (Itàlia, Àustria, Dinamarca, Uruguai) l’energia nuclear està prohibida a nivell legislatiu.
Els principals problemes de l’energia nuclear
El desenvolupament de l’energia nuclear té un problema mediambiental important. Es tracta de l’anomenada contaminació tèrmica del medi ambient. Així, segons molts experts, les centrals nuclears emeten més calor que les centrals tèrmiques de la mateixa capacitat. La contaminació tèrmica de l’aigua és especialment perillosa, que viola les condicions naturals de vida dels organismes biològics i comporta la mort de moltes espècies de peixos.
Una altra qüestió urgent relacionada amb l’energia nuclear es refereix a la seguretat nuclear en general. Per primera vegada, la humanitat ha pensat seriosament sobre aquest problema després del desastre de Txernòbil el 1986. El principi de funcionament de l’NPP de Txernòbil no era gaire diferent del d’altres centrals nuclears. Tot i això, això no la va salvar d’un greu i greu accident, que va comportar conseqüències molt greus per a tota l’Europa de l’Est.
A més, el perill de l’energia nuclear no es limita a només possibles accidents tecnològics. Per tant, es plantegen grans problemes amb l'eliminació de residus nuclears.
Els avantatges de l’energia nuclear
No obstant això, els defensors del desenvolupament de l’energia nuclear també diuen els clars avantatges de les centrals nuclears. Així, en particular, l'Associació Nuclear Mundial ha publicat recentment el seu informe amb dades molt interessants. Segons ell, el nombre de baixes humanes que acompanyen la producció d’un gigabat de electricitat a les centrals nuclears és 43 vegades menor que a les centrals tèrmiques tradicionals.
Hi ha altres avantatges igualment importants. És a dir:
- baix cost de la producció d'electricitat;
- neteja ambiental de l’energia nuclear (a excepció de la contaminació tèrmica de l’aigua);
- la manca d’una referència geogràfica estricta de les centrals nuclears a grans fonts de combustible.
