Math   Science   Chemistry   Economics   Biology   News   Search


> Extra
Participants login
Guestbook
Official forms
> Nuclear Timeline and Nuclear Power Plants Issue: 2011-2 Section: University

English

 

Örs-Előd Erdelyi

 

1. Introducere

Grecii antici au descoperit că totul este compus din particule simple, pe care le-au denumit atomi, dar până în secolul 20 oamenii de şţiinţă nu şi-au dat seama ca poate fi descompus. Din păcate istoria primelor reactoare a fost strâns legată de tehnologia militară. Nu am putea spune că acest lucru e ceva special deoarece primul reactor şi primul computer au fost realizate pentru a produce prima bombă atomică. Oamenii de şţiintă şi-au dat seama de importanţa militară a fenomenului de fisiune a uraniu-235, prin care sunt eliberaţi 2-3 neutroni. In zilele noastre energia atomică este folosită în scopuri pacifiste, precum producerea energiei electrice ieftine şi pentru a îmbunătăţii tehnicile de îngrijire medicală.

 

2. Primele cercetări

Din păcate la început scopul cercetărilor era crearea unei bombe nucleare atomice.

 

1905 - Toate lumea a auzit de fizicianul german Albert Einstein şi teoria relativităţii. Cel mai important rezultat este formula E=mc2, unde energia este egală cu masa ori pătratul vitezei luminii. Acest lucru demonstrează că masa poate fi transformată în energie.

 

1932 - Fizicienii britanici John Cockcroft şi Ernest Walton lucrează la descompunerea atomului cu protoni acceleraşi la viteză foarte mare. In 1951 castigă premiul Nobel.

1939 - Atomul de uraniu este descompus prin fisiune. Teoria este demonstrată deoarece o parte din masa atomilor este transformată în energie.

 

1939-1944 Proiectul Manhattan dezvoltat în secret de către armata americană. Sub direcţia lui Robert Oppenheimer, oamenii de stinta realizează în Los Alamos prima bombă atomică transportabilă, iar alte echipe produc plutoniu şi uraniu-235 necesar pentru fisiunea nucleară.

 

1942 - Enrico Fermi (1901- 1954) realizează prima reacţie nucleară în lanţ autonomă. Astfel energia nucleară poate fi controlată.

 

3. Cercetări după război

1946 - Fabrica armatei americane din Oak Ridge, Tennessee livrează primii radioizotopi produsi de un reactor nuclear, pentru a fi folosite la spitalul de oncologie Brainerd din St. Louis.

 

1948 - Sunt anunţate planurile de a folosi energia nucleară pentru a produce energie electrică consumatorilor.

1951 - La Laboratorul Naţional de Inginerie şi Mediu din Idaho (INEEL) prima cantitate utilizabilă de energie electrică din energia nucleară este produsă de un reactor Breed experimental. Acum reactorul este oprit şi deschis pentru visitatori.

 

1953 - Primul reactor de tip BWR numit BORAX-I, este construit la INEEL. Este creat pentru a testa teoria conform căreia formarea de bule de aburi în nucleul reactorului nu cauzează probleme de instabilitate. Este dovedit de fapt că formarea de aburi este un mecanism rapid şi eficient de a limita puterea. Astfel protejează un reactor bine construit împotriva evenimentelor necontrolate.

 

1954 - Comisia de Energia Atomică decide să le dea companiilor private dreptul de a construii centrale nucleare şi de a manipula materiale nucleare.

 

1955 - BORAX-III alimentează oraşul Arco, Idaho (populaţie 1200) pentru mai bine de o ora. Devine primul reactor nuclear din lume care aprovizionează un întreg oraş cu energie electrică.

 

1957 - Iniţial Agentia Internatională de Energie Atomică este formată din 18 ţări membre, acum are 130. Scopul ei este de a promova metode paşnice de a folosi energia nucleară. In acelaşi an prima centrală nucleară la scară largă din SUA devine operaţională în Shippingport, Pennsylvania.

 

In 2011 sunt 432 de centrale nucleare în 30 de ţări cu o capacitate instalată de 366 GW. Alte 65 de centrale din 16 tari se afla in constructie cu o putere instalata de 65 GW.

 

4. Centrala nucleară de la Paks, Ungaria

Problema construirii unei centrale nucleare în Ungaria s-a ridicat în anii 1960. Pentru stabilirea amplasării centralei, s-a ţinut cont de cerinţele tehnice şi de securitate: cantităţi mari de apă, posibilitatea extinderii ulterioare şi funcţionarea în siguranţă. Statul decide să construiască centrala in apropierea Dunării, fluviul al doilea ca mărime din Europa (Fig. 1)

Perioada de contrucţie a centralei:

- 1966 - Decizia construirii unei centrale atomice.

- 1968 - Începerea lucrărilor.

- 1975 - Decizia definitIivă prevede construirea a patru reactoare a câte 440 MW.

- 1983 - 1987 - Pornirea celor patru reactoare.

- 1997 - Terminarea depozitului pentru deşeuri radioactive.

- 1998 - Mărirea puterii blocurilor la 470 MW, prin schimbarea condensatoarelor.

- 1999 - 2002 - Inlocuirea sistemului de siguranta a reactorului cu unul modern, digital.

- 2005 - 2009 - Mărirea puterii blocurilor la 500 MW

 

Caracteristici tehnice:

- Patru reactoare de tip PWR (reactor cu apa presurizată).

- Puterea totală a centralei este de 2000 MW.

- Puterea termică a fiecărui reactor este 1485 MW=> randamentul este ~34%.

Combustibilul folosit este dioxidul de uraniu (UO2).

 

Implicaţii:

- Energia nucleară acoperă ~40% din energia electrică necesară.

- Preţul energiei: 0.05 €/kWh

- Record pe an: 15 427 GWh

- Resursă de combustibil: din Rusia

 

În viitor

- Mărirea duratei de viaţă (cu 20 de ani) şi a siguranţei de funcţionare pentru toate reactoarele

- Plan de realizare a reactorul V.

 

Componentele sunt (Fig. 2):

1. Reactor nuclear

2. Generator de aburi

3. Pompe de circulaţie

4. Combustibil nuclear

5. Bare regulatoare

6. Compensator de volum

7. Acumulator hidraulic

8. Ingrădire ermetică

9. Turbină cu aburi

10. Separator de apă

11. Condensatoare

12. Pompă de condens

13. Sistem de preîncălzire

14. Pompă de alimentare

15. Rezervor de alimentare

16. Pompă apă de răcire

17. Filtru

18. Eliminarea apei de răcire

19. Generatoare

20. Transformatoare electrice

21. Reţea electrică.

 

5. Centrala nuclearo-electrică de la Cernavodă

 

 

Nuclear power plant Thermo-electric power plant
To produce an average of 5300 MWh annually, the first unit from Cernavoda uses 990 kg of UO2. To produce the same amount of energy, a thermal plant consumes approximately 6 million tons of indigenous lignite.
The nuclear fission emits radiation and nuclear waste, which remains radioactive for longer than the life expectancy of governments and social institutions. By burning the lignite, about 1.5 million tons of ash get into the environment, of which 20.000 tonnes of fly ash, 4 million tons of CO2 and significant amounts of SO2 and NOx.

In România, problema construirii unei centrale nucleare s-a pus în anii 1970. S-a optat pentru o centrală de tip CANDU, care să valorifice tipul de combustibil nuclear existent şi rezerva d eapă din fluviul Dunărea (Fig. 3).

Perioada de contrucţie a centralei a fost îndelungată:

- 1979 - Incheierea contractului între agenţia ROMENERGO şi Atomic Energy of Canada Ltd pentru proiectarea si procurarea echipamentelor specifice partii nucleare a primei Unitatii 1.

- 1982 - Inceperea lucrărilor la reactorul 1, în 1983 la reactorul 2, în 1984 la reactorul 3 şi în 85 la reactorul 4

- 1996 - Prima conectare la Sistemul Energetic Naţional a Unităţii 1

- 1999 - Finalizarea punerii în funcţiune a Simulatorului Full-Scope al Unităţii 1

- 2006 - 10 ani de exploatare comercială a Unităţii 1

- 2007 - 300 zile de functionare continuă, fără defecte, a Unităţii 1, Prima conectare la Sistemul Energetic National a Unităţii 2.

Principalii parametrii ai CNE CANDU PHWR de la Cernavoda:

- Reactor orizontal cu 380 tuburi de presiune

- Combustibil: pastile de U02 grupate in fascicule de câte 37 de elemente

- Cantitate combustibil: 93t U02

- Circuitul primar:

- temperatura intrare/ieşire reactor: 266 oC /310 oC

- presiunea intrare/ieşire reactor: 11,13 Mpa/9.89 Mpa.

Cu o putere instalată de 706 MW/unitate, următoarele două unităţi se estimează să fie construite până în 2015. Apa grea, folosită drept moderator, este produsa la ROMAG Drobeta-Turnu Severin. Combustibilul este produs de Fabrica de Combustibil Nuclear de la Piteşti, România. Se poate face o comparaţie între impactul asupra mediului a centralei nucleare si cel al unei centrale termoelectrice (Tabelul 1.).

Pentru a reduce impactul asupra mediului, la centrala nucleară de la Cernavodă sunt concepute mai multe bariere de protecţie (Fig. 4).

In 2010, unităţile I şi II au acoperit împreună circa 18% din consumul de energie electrică al României.

 

6. Concluzii

Avantajele energeticii nucleare este dată de faptul că sursa de energie este mai ieftină decât cea bazată pe combustibili fosili (carbune, gaze naturale, etc.), la fel şi cheltuielile pe care le presupune manipularea combustibilului nuclear (aprox. 10%).

Soluţiile tehnice trebuie îmbunăţătite pentru a prevedea catastrofele nucleare. In toate centralele nucleare sunt produse deşeuri radioactive în stare solidă cât şi lichidă. Minimizarea, managementul, procesarea şi depozitarea finală a deşeurilor sunt printre cele mai importante probleme ale industriei energiei nucleare.

 

Bibliography

 

Iconography

Örs-Előd Erdelyi :: 18/04/2012 :: Pageviews: 6146