Самые мощные аэс в мире: рейтинг крупнейших атомных электростанций

Балаковская АЭС (Россия)

Мощность сооружения составляет до 4000 МВт. Считается самой мощной АЭС Российской Федерации. Введена в эксплуатацию в конце 20-го века, находится на берегу Саратовского водохранилища.

Такая небольшая конструкция обеспечивает пятую часть выработки всей энергии России. Коллектив станции – более 3,5 тысяч человек.

Данное предприятие считают своеобразным «первопроходцем» всех работ по ядерному топливу. Все новейшие разработки поначалу внедрялись в практику именно на этой станции. Только после подобных практических испытаний нововведение распространялись на другие станции страны.

Атомная электростанция и ее устройство:

Атомная электростанция (АЭС) – это ядерная установка, назначением которой является выработка электрической энергии.

Атомная электростанция (АЭС) – это ядерная установка для производства электрической энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определенной проектом территории, на которой для осуществления этой цели используется ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимыми работниками (персоналом).

Отличие АЭС от иных видов электростанций заключается в том, что ее конструкция включает в себя ядерный реактор, являющийся ее основным компонентом. В качестве топлива в ней применяется уран-235.

АЭС располагается на территории нескольких зданий, в которых размещается комплекс сооружений, систем и оборудования, требуемых для обеспечения ее работы.

В главном корпусе АЭС находится реакторный зал, в котором располагаются:

– реактор,

– специальный бассейн, служащий для выдержки ядерного топлива,

– машина для выполнения перегрузок топлива (перегрузочная машина).

Работа этого оборудования контролируется персоналом – операторами, использующими в этих целях блочный щит управления.

Ключевой элемент реактора – зона, располагающаяся в бетонной шахте. В нем также предусмотрена система, обеспечивающая управление и защитные функции; с ее помощью можно выбирать режим, в котором должна проходить управляемая цепная реакция деления. Система обеспечивает и аварийную защиту, что позволяет оперативно прекратить реакцию в случае возникновения внештатной ситуации.

Во втором здании АЭС находится турбинный зал, в котором располагаются турбина и парогенераторы. Кроме того, имеется корпус, в котором перегружается ядерное топливо и хранится отработанное ядерное топливо в специально предусмотренных бассейнах.

На территории атомной станции располагаются конденсаторы, а также градирни, охладительный пруд и брызгальный бассейн, представляющие собой компоненты оборотной системы охлаждения. Градирнями называются башни, выполненные из бетона и по форме напоминающие усеченный конус; в качестве пруда может служить естественный или искусственный водоем. АЭС оборудована высоковольтными линиями электропередач, простирающимися за границы ее территории.

Строительство первой в мире атомной электростанции было начато в 1950 году в России и завершено четыре года спустя. Для осуществления проекта была выбрана территория неподалеку от пос. Обнинского (Калужская область).

Однако впервые вырабатывать электроэнергию начали в Соединенных Штатах Америки в 1951 году; первый успешный случай ее получения был зафиксирован в штате Айдахо.

В сфере производства электроэнергии лидируют США, где ежегодно вырабатывается более 788 млрд кВт/ч. В список лидеров по объемам выработки также входят Франция, Япония, Германия и Россия.

Япония

Аварии на атомных электростанциях в Японии
Дата Место нахождения Описание Смертельные случаи Стоимость (в миллионах долларов США в 2006 г.) Рейтинг
INES
8 января 1975 г. Михама, Япония Радиоактивный выброс атомной электростанции Михама.
2 ноя 1978 Фукусима № I, Япония Первая в Японии авария с критичностью на реакторе № 3, эта авария скрывалась в течение 29 лет, о которой было сообщено 22 марта 2007 г.
2 апреля 1979 г. Токаймура, Япония Два рабочих на комплексе Токаймура пострадали от радиоактивного заражения.
24–28 января 1981 г. Цуруга, Япония Облучению подверглись 29 рабочих.
8 марта 1981 г. Цуруга, Япония 56 рабочих подверглись воздействию около 45 тонн радиоактивных отходов, которые вылились из резервуаров для хранения на АЭС Цуруга . Отходы очищались ведрами и швабрами, а также сбрасывались в бухту Цуруга через городскую канализацию. На тот момент с момента пуска в 1970 году на заводе было зафиксировано 30 неисправностей.
31 августа 1985 г. Фукусима, Япония Пожар на АЭС Фукусима во время планового останова.
23 июня 1986 г. Токаймура, Япония Двенадцать человек страдают от «легкого» заражения плутонием при осмотре кладовой.
8 февраля 1991 г. Фукуи, Япония Радиоактивность была выброшена из атомной электростанции Михама после того, как аварийный выпускной клапан вышел из строя. Официальные лица заявили, что выпуск «не представляет угрозы для людей или окружающей среды».
22 февраля 1993 г. Фукусима, Япония В результате аварии с паром под высоким давлением один рабочий погиб, а двое получили ранения. 1
Декабрь 1995 г. Цуруга, Япония Быстрые нейтроны Монж АЭС утечка натрия. Было обнаружено, что государственный оператор Донен скрыл видеозапись, показывающую значительные повреждения реактора.
11 марта 1997 г. Токаймура, Япония Токаймура ядерных перерабатывающий завод пожар и взрывы. Низкими дозами радиации подверглись 37 рабочих. Позже Донен признал, что изначально скрыл информацию о пожаре.
18 июня 1999 г. Шика , Япония Неправильное обращение с некоторыми стержнями управления вызывает неконтролируемую ядерную реакцию. 2
30 сентября 1999 г. Токаймура, Япония Авария с возникновением критичности на Токайском заводе по изготовлению топлива . Сотни людей подверглись облучению, а двое рабочих позже скончались. Однако это не авария на атомной электростанции. 2 4
2002 г. Онагава, Япония Двое рабочих подверглись небольшому облучению и получили легкие ожоги во время пожара.
9 августа 2004 г. Михама, Япония В турбинном корпусе станции Михама- 3 произошел разрыв магистрального трубопровода, в результате чего погибли люди; Последующее расследование выявило серьезный недостаток систематических инспекций на японских атомных станциях, что привело к масштабной программе инспекций. 5 1
2006 г. Фукусима №1, Япония Небольшое количество радиоактивного пара было выпущено на заводе «Фукусима-дай-ичи», и он покинул территорию комплекса.
16 июля 2007 г. Касивадзаки, Япония Сильное землетрясение (силой 6,8 балла по шкале Рихтера) произошло в регионе, где расположена АЭС Кашивадзаки-Карива компании Tokyo Electric, и радиоактивная вода разлилась в Японское море; по состоянию на март 2009 г. все реакторы оставались остановленными для проверки повреждений и ремонта. АЭС с семью энергоблоками является крупнейшей атомной электростанцией в мире, которая сейчас снова остановлена ​​из-за аварии на Фукусиме. 1
Декабрь 2009 г. Хамаока, Япония Авария утечки радиоактивной воды. 34 рабочих подверглись радиационному облучению
Март 2011 г. Фукусима-дай-ичи, Япония Вторая в мире авария INES 7. Землетрясение магнитудой 9,0 и связанное с ним цунами вызвали проблемы с охлаждением на станциях Фукусима 1 и 2 с несколькими реакторами. Потеря теплоносителя привела к расплавлению трех агрегатов, а взрывы водорода привели к повреждению их конструкций. Радиоактивный пар был выпущен в атмосферу, а высокорадиоактивная вода разлилась в океан через траншеи инженерных сетей. В результате были получены немедленные травмы. 117 рабочих получили ожидаемые эффективные дозы выше 100 мЗв, а 6 рабочих получили дозы, превышающие аварийный предел дозы 250 мЗв. 1,200 — 2,100 7
6 июн 2017 Префектура Ибараки Инцидент произошел в научно-исследовательском центре Оараи Японского агентства по атомной энергии после того, как пакет с радиоактивным материалом был разорван во время проверки хранилища радиоактивных веществ в «контролируемой» комнате. Это привело к внутреннему радиационному облучению пяти рабочих, один из которых вдохнул плутоний. Однако радиации во внешней среде обнаружено не было.

4 Франция

На четвертом месте располагается Франция. Несмотря на то, что государство является сторонником “Договора о нераспространении атомного оружия”, оно обладает обширным арсеналом оружия массового поражения. Всего в стране числится 290 ядерных боеголовок.

Активные разработки в данной области начались в середине 40-х годов прошлого столетия. При этом, первую атомную бомбу смогли создать лишь в 1958 году. Первые испытания прошли два года спустя, позволив ученым и военным убедиться в надежности созданного ими оружия. Франция в общей сложности провела более двухсот испытаний, которые проходили в разных частях планеты, начиная от Алжира, тогдашней колонии страны, и заканчивая островами Французской Полинезии. Последнее испытание провели в 1995 году.

На протяжении долгого времени Франция не вступала в коалиции с другими ядерными державами по вопросам мирных инициатив. Правительство страны не подписывало в 50-х годах прошлого столетия мораторий на проведение испытаний атомного оружия, также отказалось в 60-х годах от подписания договора о запрете таких испытаний. Только в 90-х годах Франция присоединилась к “Договору о нераспространении атомного оружия”.

АЭС Ханул (под названием Ульчин до 2013 года – 5881 МВт)

Действующая АЭС Ханул находится в Южной Корее недалеко от города Кенсан-Пукто. Мощность в 5 881 МВт вырабатывается с помощью 6 энергоблоков — 4 работающих реактора типа OPR-1000 и 2 типа CP1 (и те, и другие относятся к водо-водяным PWR). Это крупнейшая АЭС в стране, начавшая свою работу в 1988 году. Правительством Южной Кореи было принято решение увеличить мощность станции, поэтому в мае 2012 года началось строительство ещё двух энергоблоков с использованием реакторов типа APR-1400, мощность которых 1350 МВт у каждого. Примерное окончание работы планируется по одному энергоблоку в 2017-ом году, по второму – в 2018-ом.

«Три ущелья», Китай

Где еще могли построить сооружение, возведение которого потребовало переселения 1,3 миллиона человек — почти два Львова? Это было наиболее масштабное переселение в связи со строительством, сама станция — одно из крупнейших в мире сооружений любого назначения, ее плотина тоже входит в число самых больших. Стоило это все 27,6 миллиарда долларов. Строительство на реке Янцзы началось в 1992 году, а потом, с 2003 по 2012, агрегаты ГЭС вводили в эксплуатацию.

На «Трех ущельях» установлены 34 турбины общей мощностью в 22500 МВт — в полтора с лишним раза мощнее ближайшего преследователя, «Итайпу». По годовой выработке за 2016 год китайская станция, правда, немного уступила бразильско-парагвайской — 93,5 млрд кВт-ч. Дело тут не в конструкции или чем-то еще: просто Парана круче и работоспособнее Янцзы. Предполагалось, что сооружение будет покрывать 20% потребности Китая в электричестве, но потребление росло слишком быстро. В итоге «Три ущелья» не дают и двух процентов, но зато полностью покрывают годовой рост потребления. Кроме того, появление ГЭС со всей ее инфраструктурой улучшило условия судоходства в этой части реки — грузооборот вырос в десять раз.

Наконец, работа китайской ГЭС увеличила продолжительность земных суток. Поднимая 39 миллиардов килограмм на высоту в 175 метров над уровнем моря и удаляя таким образом всю эту массу воды от центра Земли, китайцы увеличили момент инерции планеты. Вращение замедлилось, сутки стали длиннее на 0,06 микросекунды, а сама Земля слегка сплющилась у полюсов и закруглилась посередине. Подтверждено учеными — и не британскими, а НАСА.

АЭС Касивадзаки-Карива (8212 МВт)


Самая крупная в мире атомная электростанция, возведенная в 1985 году, располагается в Японии в городе Касивадзаки. АЭС имеет 5 ядерных реакторов типа BWR (кипящий водо-водяной реактор) и 2 реактора типа ABWR (кипящие ядерные реакторы 3-го поколения), общая мощность которых составляет 8212 МВт. Это самый высокий показатель во всем мире. Именно на этой станции впервые были построены реакторы типа ABWR. Мощность одной только этой крупнейшей станции превосходит почти вдвое общую мощность всех рабочих АЭС, находящихся в Чехии или Индии, и более чем в 4 раза превосходит мощность АЭС в Венгрии, но из-за частых землетрясений Касивадзаки-Карива периодически приостанавливает свою работу для проведения восстановительных работ.

Силоду, Китай (13,86 ГВт)

В верховьях реки Янцзы есть приток Цзиньша, на котором была построена крупная гидроэлектростанция Силоду. Так назвали её по близлежащему посёлку Силоду – центру городского уезда Юншань провинции Юньнань. По руслу реки проходит административная граница с другой провинцией – Сычуань. После завершения строительства станция стала важнейшим элементом проекта регулируемого стока реки Цзиньша, который преследовал не только цели выработки электроэнергии, но и уменьшения количества ила, попадающего в Янцзы.
Силоду стала третьей по мощности гидроэлектростанцией мира. Максимальная вместимость её водохранилища равна почти 12,7 кубических километра.
В 2005 году строительство ГЭС временно было приостановлено для более детального изучения его последствий на экологию данной местности, но позднее было возобновлено. Русло Цзиньша было перекрыто в 2009 году, первую турбину на 770 МВт ввели в эксплуатацию в июле 2013 года, а в апреле 2014 году заработала уже 14-я турбина. В августе того же года были запущены и последние агрегаты ГЭС.

Реактор ВВЭР-1200

Флагманский продукт энергетического решения в составе интегрированного предложения Росатома – эволюционный реакторный дизайн ВВЭР-1200. Он был разработан на основе вариантов реактора ВВЭР-1000, которые строились для зарубежных заказчиков в 1990-е и 2000-е годы: АЭС «Бушер» (Иран), АЭС «Кунданкулам» (Индия), АЭС «Тяньвань» (Китай). Каждый параметр реактора постарались улучшить, а так же внедрить ряд дополнительных систем безопасности, позволяющих снизить вероятность выхода радиации при любых авариях и их сочетаниях за пределы герметичного реакторного отделения – контейнмента. 

В итоге ВВЭР-1200 отличается повышенной на 20% мощностью при сопоставимых с ВВЭР-1000 размерах оборудования, сроком службы в 60 лет, возможностью маневра мощностью в интересах энергосистемы, высоким КИУМ (90%), возможностью работать 18 месяцев без перегрузки топлива и другими улучшенными удельными показателями.

Научный руководитель проекта – РНЦ «Курчатовский институт» (г. Москва); разработчик — ОКБ «Гидропресс» (г. Подольск), основной изготовитель – «Атоммаш» (г. Волгодонск). 

Проект предусматривает выгорание топлива до 70 МВт•сут/кгU. Сейсмика (SL-2) —  ≤ 0,3 g. В качестве опций возможно использование тихоходной турбины и маневренного блока (диапазон 100-50-100). 

Довольно много переделок коснулось внутренних элементов реактора (шахты, выгородки, блока защитных труб, датчиков и т.д.), как в целях  предотвращения различных аварий, так и для обеспечения 60-летнего срока службы. В перспективе возможно использование МОКС-топлива.

В технологии ВВЭР используется двухконтурная ядерная паропроизводящая корпусная установка с реактором на тепловых нейтронах, в котором теплоносителем и замедлителем является обычная вода под давлением. Конструкция включает в себя четыре петли охлаждения с парогенератором, главным циркуляционным насосом (ГЦН), компенсатор давления, сбросная и аварийная арматура на паропроводах, емкости системы аварийного охлаждения активной зоны (САОЗ) реактора. Таким образом, ВВЭР-1200 сочетает в себе надежность давно проверенных инженерных решений с комплексом активных и пассивных систем безопасности, доработанных с учетом «постфукусимских» требований.

Технические решения, используемые в ВВЭР-1200 – такие как бассейн выдержки отработанного топлива внутри контайнмента, фильтры на выходе из межоболочного вентилируемого пространства, уникальная «ловушка расплава» с жертвенным материалом, не имеющая аналогов пассивная система отвода тепла, – позволяют называть его реакторной установкой поколения III+. 

Интересны проектные решения системы САОЗ. Это емкости с холодной борной кислотой под давлением. В случае разрыва корпуса или трубопроводов они обеспечивают ввод борной кислоты в реактор, глуша его и обеспечивая охлаждение. Применение этой, а также других систем в комплексе гарантирует высокий уровень внутренней безопасности реакторной установки.

Первый энергоблок с реактором ВВЭР-1200 – энергоблок №6 Нововоронежской АЭС-2 – был включен в энергосистему России в августе 2016 года. Энергоблоки поколения III+ в настоящее время сооружаются в США, Франции и других странах, однако именно шестой энергоблок Нововоронежской АЭС стал первым в мире блоком последнего поколения, который вышел на этап физического пуска и опытно-промышленную эксплуатацию. Там же строится ещё один аналогичный блок. 

ВВЭР-1200 также используется на площадке Ленинградской АЭС-2 (энергоблок №5 ЛАЭС уже построен) и на Белорусской АЭС (близ г. Островец Гродненской области). Генеральным подрядчиком сооружения всех этих новых энергоблоков является Группа компаний ASE.

Справочно:

В свое время идея реактора ВВЭР была предложена в Курчатовском институте С.М. Фейнбергом. Работы над проектом начались в 1954 году, в 1955 году ОКБ «Гидропресс» приступило к его разработке. Научное руководство осуществляли И.В. Курчатов и А.П. Александров. Общее название реакторов этого типа в других странах –  PWR, они являются основой мировой мирной ядерной энергетики. Первая станция с таким реактором была запущена в США в 1957 году (АЭС «Шиппингпорт»). Первый советский ВВЭР (модификации ВВЭР-210) был введен в эксплуатацию в 1964 году на энергоблоке №1 Нововоронежской АЭС. Первой зарубежной станцией с реактором ВВЭР стала введённая в работу в 1966 году АЭС «Райнсберг» (ГДР, позже – Федеративная республика Германия).

Как работает тепловая электростанция

В основе работы тепловой электростанции лежат свойства пара, которыми он обладает. Вода, превращенная в пар, несет в себе большое количество энергии. Именно эту энергию направляют на вращение турбин, которые должны вырабатывать электричество.

Как правило, на тепловых электростанциях в качестве топлива используется уголь. Выбор этого топлива очень логичен, ведь именно угля на нашей планете еще очень и очень много. В отличии от нефти и газа, которых пока хватает, но уже маячит перспектива истощения их запасов.

Калининградская ТЭЦ.

Выше я сказал, что 60 процентов получаемой в мире энергии вырабатывается ТЭС. Если говорить о станциях, которые работают на угле, их доля достигает примерно 25 процентов. Это лишний раз подтверждает, что угля у нас много.

Для работы станции его заранее измельчают. Это может делаться в рамках станционного комплекса, но проще это сделать где-то в другом месте.

Измельченный уголь попадает на станцию на начальном этапе производства энергии. При его сжигании разогревается котел, в который и попадает вода. Температура котла может меняться, но его главной задачей является максимальный нагрев пара. Сам пар получается из воды, которая так же поступает на станцию.

Когда вода нагревается в котле, она в виде пара попадает на отдельный блок генератора, где под большим давлением раскручивает турбины. Именно эти турбины и вырабатывают энергию.

Примерно так выглядят принцип работы тепловых электростанций.

Казалось бы, что на этом надо заканчивать, ”заправлять” в котлы новый уголь и подливать воду, но не все так просто. На этапе турбины у потерявшего свою силу и остывшего пара есть два пути. Первый — в циклическую систему повторного использования, второй — в магистраль теплоснабжения. Нагревать воду для отопления отдельно нет смысла. Куда проще отобрать ее после того, как она приняла участие в выработке электричества. Так получается намного эффективнее.

Остывшая вода попадает в градирни, где охлаждается и очищается от примесей серы и других веществ, которыми она насытилась. Охлаждение может показаться нелогичным, ведь это оборотная вода и ее все равно надо будет снова нагревать, но технологически охлаждение очень оправдано, ведь какое-то оборудование просто не может работать с горячей водой.

Принцип работы градирни.

После этого вода или проходит через системы предварительного подогрева, или сразу поступает в котлы. Примерно так и выглядит схема работы тепловой электростанции. Есть, конечно, тонкости вроде резервуаров, отстойников, каналов, змеевиков и прочего оборудования, но оно разнится от станции к станции и останавливаться на нем подробно не стоит. Такое оборудование не влияет на принцип работы электростанции, который я описал.

Так выглядит турбина, когда она открыта и находится на обслуживании.

Есть и другие электростанции, которые работают на мазуте, газе и других видах горючих материалов, извлекаемых из недр планеты, но принцип их работы примерно один и тот же — горячий водяной пар крутит турбину, а топливо используется для получения этого пара.

Что строят сейчас

В ближайшие несколько лет этот список изменится примерно наполовину — будут достроены три большие ГЭС, которые войдут в топ-7.

На втором месте окажется станция китайская «Байхэтань», которую предполагают закончить в 2021 году. Ее установленная мощность составит 16000 МВт.

В пятерку войдет бразильская ГЭС «Белу Монти», которая частично введена в эксплуатацию в мае 2016 года. Все агрегаты заработают только в 2019 году — тогда установленная мощность составит 11233 МВт.

Годом позже китайцы достроят и полностью запустят еще одно свое сооружение — гидроэлектростанцию «Удундэ». Ее проектная мощность — 10200 МВт. Надеемся, что с Землей все будет в порядке.

Если хочешь больше сногсшибательных фактов на тему энергетики, посмотри наш новый спецпроект — инфографический справочник «Энергетика Украины». Скачай его, кликнув по баннеру ниже. 

3 Китай


Открывает тройку лидеров Китай — одна из мощнейших ядерных держав, владеющая 320 активными боеголовками, которые являются гарантией безопасности страны. При этом, власти Китая открыто заявляют, что не собираются наносить ядерные удары по другим государствам, не имеющим подобного оружия. О чем подписан соответствующий документ.

В середине прошлого столетия китайские инженеры и военные начали активно работать над созданием оружия массового поражения. Первые тестирования атомной бомбы в стране произошли в 1964 году, тремя годами позже произошли испытания водородной бомбы. Тогда же был подписан договор по ядерному вооружению. Последний пробный запуск ракет был произведен в 1996 году.

Позднее, в 2011 году, власти Китая заявили, что будут поддерживать вооружения страны на минимальном уровне, необходимом лишь для сохранения мира. Несмотря на подобные заявления, оборонная промышленность Поднебесной выпустила четыре вида новых баллистических ракет, предназначенных для перевозки ядерных боеголовок.

Научные разработки в сфере атомной энергетики

Конечно, имеются недостатки и опасения, но при этом атомная энергия представляется самой перспективной.

Альтернативные способы получения энергии, за счёт энергии приливов, ветра, Солнца, геотермальных источников и др. в настоящее время имеют не высокий уровнем получаемой энергии, и её низкой концентрацией.

Необходимые виды получения энергии, имеют индивидуальные риски для экологии и туризма, например производство фотоэлектрических элементов, которое загрязняет окружающую среду, опасность ветряных станций для птиц, изменение динамики волн.

Ученые разрабатывают международные проекты ядерных реакторов нового поколения, например ГТ-МГР, которые позволят повысить безопасность и увеличить КПД АЭС.

Россия начала строительство первой в мире плавающей АЭС, она позволяет решить проблему нехватки энергии в отдалённых прибрежных районах страны.

США и Япония ведут разработки мини-АЭС, с мощностью порядка 10-20 МВт для целей тепло и электроснабжения отдельных производств, жилых комплексов, а в перспективе — и индивидуальных домов.

Уменьшение мощности установки предполагает рост масштабов производства. Малогабаритные реакторы создаются с использованием безопасных технологий, многократно уменьшающих возможность утечки ядерного вещества.

Производство водорода

Правительством США принята Атомная водородная инициатива. Совместно с Южной Кореей ведутся работы по созданию атомных реакторов нового поколения, способных производить в больших количествах водород.

INEEL (Idaho National Engineering Environmental Laboratory) прогнозирует, что один энергоблок атомной электростанции следующего поколения, будет производить ежедневно водород, эквивалентный 750000 литров бензина.

Финансируются исследования возможностей производства водорода на существующих атомных электростанциях.

Термоядерная энергетика

Ещё более интересной, хотя и относительно отдалённой перспективой выглядит использование энергии ядерного синтеза.

Термоядерные реакторы, по расчётам, будут потреблять меньше топлива на единицу энергии, и как само это топливо (дейтерий, литий, гелий-3), так и продукты их синтеза нерадиоактивны и, следовательно, экологически безопасны.

В настоящее время при участии России, на юге Франции ведётся строительство международного экспериментального термоядерного реактора ITER.