A mediados del siglo XX, las mejores mentes de la humanidad trabajaron arduamente en dos tareas a la vez: en la creación de una bomba atómica y también en cómo utilizar la energía del átomo con fines pacíficos. Así aparecieron las primeras centrales nucleares del mundo. ¿Cuál es el principio de funcionamiento de una central nuclear? ¿Y en qué lugar del mundo se encuentran las centrales eléctricas más grandes?
Historia y características de la energía nuclear
"La energía es la cabeza de todo": así se puede parafrasear un conocido proverbio, dadas las realidades objetivas del siglo XXI. Con cada nueva ronda de progreso tecnológico, la humanidad necesita una cantidad cada vez mayor. Hoy en día, la energía del "átomo pacífico" se utiliza activamente en la economía y la producción, y no solo en el sector energético.
La electricidad generada por las llamadas plantas de energía nuclear (que funcionan según un principio muy simple) se usa ampliamente en la industria, la exploración espacial, la medicina y la agricultura.
La energía nuclear es una rama de la industria pesada que extrae calor y electricidad de la energía cinética del átomo.
¿Cuándo aparecieron?las primeras centrales nucleares? Los científicos soviéticos estudiaron el principio de funcionamiento de tales centrales eléctricas en los años 40. Por cierto, en paralelo también inventaron la primera bomba atómica. Por lo tanto, el átomo era tanto "pacífico" como letal.
En 1948, I. V. Kurchatov sugirió que el gobierno soviético comenzara a realizar trabajos directos sobre la extracción de energía atómica. Dos años más tarde, en la Unión Soviética (en la ciudad de Obninsk, región de Kaluga), comenzó la construcción de la primera central nuclear del planeta.
El principio de funcionamiento de todas las centrales nucleares es similar y no es nada difícil de entender. Esto se discutirá más adelante.
NPP: principio de funcionamiento (foto y descripción)
El trabajo de cualquier central nuclear se basa en una poderosa reacción que ocurre durante la fisión del núcleo de un átomo. Los átomos de uranio-235 o plutonio suelen estar involucrados en este proceso. El núcleo de los átomos divide el neutrón que entra en ellos desde el exterior. En este caso, se producen nuevos neutrones, así como fragmentos de fisión, que tienen una enorme energía cinética. Precisamente esta energía es el producto principal y clave de cualquier planta de energía nuclear
Así se puede describir el principio de funcionamiento del reactor de una central nuclear. En la siguiente foto podéis ver cómo es por dentro.
Hay tres tipos principales de reactores nucleares:
- reactor de canal de alta potencia (abreviado como RBMK);
- reactor de agua a presión (VVER);
- reactor de neutrones rápidos (FN).
Por separado, vale la pena describir el principio de funcionamiento de las centrales nucleares en su conjunto. Se discutirá cómo funciona.en el próximo artículo.
Principio de funcionamiento de la central nuclear (diagrama)
La planta de energía nuclear opera bajo ciertas condiciones y en modos estrictamente definidos. Además de un reactor nuclear (uno o más), la estructura de una central nuclear incluye otros sistemas, instalaciones especiales y personal altamente calificado. ¿Cuál es el principio de funcionamiento de las centrales nucleares? Se puede describir brevemente de la siguiente manera.
El elemento principal de cualquier central nuclear es un reactor nuclear, en el que tienen lugar todos los procesos principales. Escribimos sobre lo que sucede en el reactor en la sección anterior. El combustible nuclear (generalmente uranio) en forma de pequeños gránulos negros se introduce en este enorme caldero.
La energía liberada durante las reacciones que tienen lugar en un reactor nuclear se convierte en calor y se transfiere al refrigerante (generalmente agua). Cabe señalar que durante este proceso el refrigerante también recibe una cierta dosis de radiación.
Además, el calor del refrigerante se transfiere al agua ordinaria (a través de dispositivos especiales - intercambiadores de calor), que como resultado hierve. El vapor de agua resultante impulsa la turbina. A este último se le conecta un generador, que genera energía eléctrica.
Así, según el principio de funcionamiento de una central nuclear, esta es la misma central térmica. La única diferencia es cómo se produce el vapor.
Geografía de la energía nuclear
Los cinco principales países en producción de energía nuclear son los siguientes:
- EE. UU.
- Francia.
- Japón.
- Rusia.
- Corea del Sur.
Al mismo tiempo, los Estados Unidos de América, que generan alrededor de 864 mil millones de kWh al año, producen hasta el 20 % de la electricidad mundial.
En total, 31 estados en el mundo operan plantas de energía nuclear. De todos los continentes del planeta, solo dos (Antártida y Australia) están completamente libres de energía nuclear.
Hoy en día, hay 388 reactores nucleares en funcionamiento en el mundo. Cierto, 45 de ellos no generan electricidad desde hace un año y medio. La mayoría de los reactores nucleares se encuentran en Japón y Estados Unidos. Su geografía completa se presenta en el siguiente mapa. Los países con reactores nucleares en funcionamiento están marcados en verde, también se indica su número total en un estado en particular.
Desarrollo de la energía nuclear en diferentes países
En general, a partir de 2014, ha habido una disminución general en el desarrollo de la energía nuclear. Los líderes en la construcción de nuevos reactores nucleares son tres países: Rusia, India y China. Además, varios estados que no tienen plantas de energía nuclear planean construirlas en un futuro próximo. Estos incluyen Kazajstán, Mongolia, Indonesia, Arabia Saudita y varios países del norte de África.
Por otra parte, varios estados se han embarcado en una reducción gradual del número de centrales nucleares. Estos incluyen Alemania, Bélgica y Suiza. Y en algunos países (Italia, Austria, Dinamarca, Uruguay) la energía nuclear está prohibida a nivel legislativo.
Principales problemas de la energía nuclear
Hay un problema ambiental significativo asociado con el desarrollo de la energía nuclear. Esta es la llamada contaminación térmica del medio ambiente. Así, según muchos expertos, las centrales nucleares emiten más calor que las centrales térmicas de la misma capacidad. Especialmente peligrosa es la contaminación de las aguas termales, que perturba las condiciones naturales de vida de los organismos biológicos y conduce a la muerte de muchas especies de peces.
Otro tema candente relacionado con la energía nuclear se refiere a la seguridad nuclear en general. Por primera vez, la humanidad pensó seriamente en este problema después del desastre de Chernobyl en 1986. El principio de funcionamiento de la central nuclear de Chernobyl no era muy diferente al de otras centrales nucleares. Sin embargo, esto no la salvó de un grave y grave accidente, que tuvo consecuencias muy graves para toda Europa del Este.
Además, el peligro de la energía nuclear no se limita a posibles accidentes provocados por el hombre. Por lo tanto, surgen grandes problemas con la eliminación de desechos nucleares.
Ventajas de la energía nuclear
Sin embargo, los partidarios del desarrollo de la energía nuclear también mencionan las claras ventajas de las centrales nucleares. Así, en concreto, la Asociación Nuclear Mundial ha publicado recientemente su informe con datos muy interesantes. Según él, el número de víctimas humanas que acompañan a la producción de un gigavatio de electricidad en las centrales nucleares es 43 veces menor que en las centrales térmicas tradicionales.
Hay otros beneficios igualmente importantes. A saber:
- generación de electricidad barata;
- limpieza ambiental de la energía nuclear (a excepción de la contaminación de las aguas termales);
- f alta de referencia geográfica estricta de las centrales nucleares a las grandes fuentes de combustible.
En lugar de una conclusión
En 1950 se construyó la primera central nuclear del mundo. El principio de funcionamiento de las centrales nucleares es la fisión de un átomo con la ayuda de un neutrón. Este proceso libera una enorme cantidad de energía.
Parecería que la energía nuclear es una bendición excepcional para la humanidad. Sin embargo, la historia ha demostrado lo contrario. En particular, dos grandes tragedias, el accidente de la central nuclear soviética de Chernobyl en 1986 y el accidente de la central nuclear japonesa Fukushima-1 en 2011, demostraron el peligro que representa el átomo "pacífico". Y muchos países del mundo hoy comenzaron a pensar en el rechazo parcial o incluso total de la energía nuclear.
