Атомная электростанция (АЭС)

Атомная электростанция (АЭС) - ядерная установка, использующая для производства электрической (и в некоторых случаях тепловой) энергии ядерный реактор (реакторы) и содержащая комплекс необходимых сооружений и оборудования.

Технология работы АЭС

• энергия, выделяемая в активной зоне реактора, передается теплоносителю 1^го контура;
• теплоноситель поступает в теплообменник (парогенератор), где нагревает до кипения воду 2^го контура;
• полученный при этом пар поступает в турбины, вращающие электрогенераторы;
• на выходе из турбин пар поступает в конденсатор, где охлаждается большим количеством воды, поступающим из водохранилища.

Компенсатор давления представляет собой довольно сложную и громоздкую конструкцию, которая служит для выравнивания колебаний давления в контуре во время работы реактора, возникающих за счет теплового расширения теплоносителя.
Давление в 1^м контуре может доходить до 160 атмосфер (ВВЭР-1000).

Помимо воды в различных реакторах в качестве теплоносителя и охладителя могут применяться также расплавы металлов: натрий, свинец, эвтектический сплав свинца с висмутом и др.
Использование жидкометаллических теплоносителей позволяет упростить конструкцию оболочки активной зоны реактора (в отличие от водяного контура, давление в жидкометаллическом контуре не превышает атмосферного), избавиться от компенсатора давления.
Общее количество контуров может меняться для различных реакторов:

• реакторы типа РБМК (Реактор большой мощности канального типа) использует 1 водяной контур,
• реакторы на быстрых нейтронах - 2 натриевых и 1 водяной контуры,
• перспективные проекты реакторных установок СВБР-100 и БРЕСТ предполагают двухконтурную схему, с тяжелым теплоносителем в 1^м контуре и водой во 2^м.

В случае невозможности использования большого количества воды для конденсации пара вместо использования водохранилища вода может охлаждаться в специальных охладительных башнях (градирнях), которые благодаря своим размерам обычно являются самой заметной частью АЭС.

Режим холодной остановки энергоблока АЭС:

• полная остановка работы реактора с его отключением от сети;
• реактор не тратит ресурсов и не вырабатывает энергию;
• обычно используется в следующих случаях:
• для производства ТО и ППР,
• при переизбытке энергии в энергосистеме,
• при загрузке новых топливных стержней (ТВС),
• в нештатных ситуациях, таких как спецоперация РФ на Украине.

Атомные электростанции использует 31 страна.
Подавляющее большинство АЭС находится в странах Европы, Северной Америки, Дальневосточной Азии и на территории бывшего СССР, в то время как в Африке их почти нет, а в Австралии и Океании их нет вообще.

В мире действует 411 энергетических ядерных реакторов общей мощностью 353,4 ГВт.
Еще 41 реактор не производил электричества от 1,5 до 20 лет, причем 40 из них находятся в Японии.

Согласно докладу о состоянии индустрии ядерной энергетики, на 2016 г. в отрасли наблюдался спад.
Пик производства ядерной энергии был зафиксирован в 2006 г. (2660 ТВт*ч).
Доля ядерной энергетики в глобальном производстве электричества снизилась с 17,6 % в 1996 г. до 10,7 % в 2015 г.
158 реакторов были окончательно остановлены.
Средний возраст закрытого реактора составляет 25 лет.
Кроме того, строительство 6 реакторов формально продолжается более 15 лет.
Энергетический кризис, начавшийся в 2021 г. резко изменил отношение к атомной отрасли промышленности:

• Бельгия отложила отказ от атомной энергетики на 10 лет;
• Франция тоже решила повременить с отказом от АЭС;
• Япония перезапускает энергоблоки АЭС.

За последние 10 лет в мире в эксплуатацию было введено 47 энергоблоков, почти все из них находятся либо в Азии (26 - в Китае), либо в Восточной Европе.
²/₃ строящихся на данный момент реакторов приходятся на Китай, Индию и Россию.
КНР осуществляет самую масштабную программу строительства новых АЭС, еще около 1,5 десятка стран мира строят АЭС или развивают проекты их строительства.
Прослеживается тенденция к старению ядерных реакторов.
Средний возраст действующих реакторов составляет 29 лет.
Самый старый действующий реактор находится в Швейцарии, он работает в течение 47 лет.
В настоящее время разрабатываются международные проекты ядерных реакторов нового поколения, например ГТ-МГР, которые обещают повысить безопасность и увеличить КПД АЭС.

В 2007 г. Россия приступила к строительству 1^й в мире плавучей АЭС, позволяющей решить проблему нехватки энергии в отдаленных прибрежных районах страны.
Плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС) «Академик Ломоносов» с 2019 г. работает в самом северном городе России (Певек, Чукотка).