Атомная электростанция (АЭС) – комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений, предназначенный для получения электроэнергии путем использования теплоты, выделяющейся в ядерном реакторе в результате контролируемой цепной реакции деления ядер тяжелых элементов (в основном урана-233, урана-235, плутония-239). Теплота, образующаяся в активной зоне ядерного реактора, передается (непосредственно либо через промежуточный теплоноситель) рабочему телу (преимущественно водяному пару), которое приводит в действие паровые турбины с турбогенераторами, где механическая энергия пара превращается в электрическую. Дальше электроэнергия по проводам поступает к потребителям. В качестве теплоносителей применяют обычную и тяжелую воду, водяной пар, жидкие металлы, органические жидкости, некоторые газы (например, гелий, углекислый газ). Теплоноситель циркулирует по герметичным трубопроводам, которые в сочетании с циркуляционными насосами, образуют так называемый реакторный контур или петлю. Контуры, по которым циркулирует теплоноситель, всегда замкнуты во избежание утечки радиоактивности, их число определяется в основном типом ядерного реактора, а также свойствами рабочего тела и теплоносителя.
АЭС могут быть с одноконтурной, двухконтурной и трехконтурной схемой работы теплоносителя. Одноконтурная схема применяется на атомных станциях с реакторами канального типа. В таких АЭС теплоноситель является также и рабочим телом. В них кипящий реактор сам является парогенератором, поэтому весь контур радиоактивен. Он окружен биологической защитой.
Двухконтурную схему применяют на атомных станциях с водо-водяными реакторами. В таких АЭС в активную зону реактора подается под давлением вода, которая нагревается. Энергия теплоносителя используется в парогенераторе для образования насыщенного пара. Первый контур радиоактивен и окружается биологической защитой (кроме тех случаев, когда в качестве теплоносителя используется инертный газ). Второй контур обычно радиационно безопасен, поскольку рабочее тело и теплоноситель первого контура не соприкасаются.
Трехконтурную схему применяют на АЭС с реакторами на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. Чтобы исключить контакт радиоактивного натрия с водой, сооружают второй контур с нерадиоактивным натрием. Таким образом, схема получается трехконтурной. Особенность АЭС с реактором на быстрых нейтронах состоит в том, что одновременно с выработкой электрической и тепловой энергии они воспроизводят делящиеся изотопы, пригодные для использования в тепловых ядерных реакторах.
Одно из преимуществ АЭС по сравнению с обычными тепловыми электростанциями – их высокая экологичность, сохраняющаяся при квалифицированной эксплуатации ядерных реакторов. Существующие барьеры радиационной безопасности АЭС (оболочки твэлов (тепловыделяющих элементов), корпус ядерного реактора и т. п.) предотвращают загрязнение теплоносителя радиоактивными продуктами деления.
АЭС практически всегда строят вблизи потребителей энергии. Их сооружают с подветренной стороны относительно ближайшего населенного пункта. Вокруг станции создают санитарно-защитную зону и зону наблюдения, где проживание населения недопустимо. В зоне наблюдения размещают контрольно-измерительную аппаратуру для постоянного мониторинга окружающей среды. Способность АЭС работать длительное время без смены топлива позволяет использовать их в удаленных регионах. Срок эксплуатации АЭС 25-30 лет.
Первая в мире АЭС была построена в СССР около города Обнинска Калужской области. Предложение о создании реактора будущей АЭС впервые прозвучало в ноябре 1949 года на совещании научного руководителя атомного проекта Игоря Курчатова. Реактор проектировался сотрудниками Государственного физико-энергетического института (образован в 1950 году на базе секретной научно-исследовательской лаборатории "В", созданной в 1946 году около станции Обнинская Московско-Киевской железной дороги для проведения исследований по ядерной физике и физике реакторов). В сентябре 1951 года начались работы по строительству АЭС. 9 мая 1954 года в присутствии Игоря Курчатова началась загрузка активной зоны реактора топливными каналами и осуществлена цепная самоподдерживающаяся реакция деления урана.
27 июня 1954 года Обнинская АЭС дала первый промышленный ток. В октябре 1954 года АЭС вывели на полную проектную мощность в пять мегаватт. На ней использовался графито-водный реактор канального типа АМ-1 (Атом мирный). Управление всеми технологическими процессами на АЭС было полностью автоматизировано. Первая в мире АЭС находилась в эксплуатации 48 лет, 29 апреля 2002 года реактор станции был заглушен навсегда. АЭС выполнила свою миссию, положив начало развитию ядерной энергетики. В 2006 году на базе Обнинской АЭС был создан отраслевой мемориальный комплекс. В 2016 году был подписан меморандум о создании в Обнинске музея мировой атомной энергетики.
Вторая в мире АЭС вступила в строй в 1956 году в Колдер-Холле в Великобритании (мощность 46 мегаватт), третья – в 1957 году в Шиппингпорте в США (60 мегаватт). В 1974 году была пущена первая в мире атомная тепловая электростанция (АТЭЦ) – Билибинская (Чукотский автономный округ), предназначенная для выработки электроэнергии и теплоты (в виде пара и горячей воды, в том числе и для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов).
Массовое строительство крупных экономичных АЭС началось во второй половине 1960-х годов. Оно продолжалось до взрыва, произошедшего 26 апреля 1986 года на четвертом энергоблоке Чернобыльской АЭС, расположенной на территории Украинской ССР (ныне Украина). В результате аварии был полностью разрушен реактор и в окружающую среду выброшено большое количество радиоактивных веществ, что привело к радиоактивному загрязнению территорий многих стран Северного полушария, наибольшему – территории России, Украины и Белоруссии. Почти 8,4 миллиона человек в России, Украине и Белоруссии подверглись воздействию радиации.
После аварии на Чернобыльской АЭС привлекательность ядерной энергетики заметно снизилась, а в ряде стран, имеющих достаточные собственные традиционные топливно-энергетические ресурсы или доступ к ним, строительство новых АЭС фактически прекратилось (Россия, США, Великобритания, ФРГ).
В начале XXI века рост цен на нефть и газ и беспокойство по поводу глобального потепления заставил мир заговорить об "атомном возрождении". К этому времени системы безопасности атомных станций в России и за рубежом были максимально усовершенствованы, чтобы практически абсолютно исключить человеческий фактор.
Очередное торможение развития атомной энергетики во всем мире произошло из-за аварии на АЭС Фукусима-1 (Япония), которая случилась 11 марта 2011 года из-за сильнейшего землетрясения магнитудой от 9,0 до 9,1 в Тихом океане и последовавшего за ним цунами. Удар цунами вывел из строя на АЭС внешние средства электроснабжения и резервные дизельные генераторы, что явилось причиной неработоспособности всех систем нормального и аварийного охлаждения и привело к расплавлению активной зоны реакторов на трех энергоблоках. В декабре 2013 года АЭС была официально закрыта.
Сейчас мир не просто вернулся к широкому использованию ядерной энергетики, множество новых стран заявили о своих планах по развитию своей собственной ядерной отрасли. По данным информационной системы ядерных реакторов Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) на июнь 2019 года в мире эксплуатируются 449 ядерных реакторов суммарной мощностью 397 650 мегаватт, осуществляется строительство еще 54 ядерных реакторов.
Согласно справочнику МАГАТЭ, опубликованному в 2019 году, в США в 2018 году действовали 98 ядерных реакторов, во Франции – 58, в Китае – 46, в Японии – 39, в Республике Корее – 24, в Индии – 22, в Канаде – 19, в Великобритании и на Украине – по 15.
В России, по данным Росатома, в общей сложности на 10 атомных станциях в промышленной эксплуатации находятся 35 энергоблоков. Росатом сооружает еще шесть новых энергоблоков в России, а за рубежом он ведет строительство 36 энергоблоков атомных станций, включая АЭС "Аккую" (Турция), Белорусскую АЭС (Белоруссия), вторую очередь АЭС "Тяньвань" (Китай) и другие.
Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников
