¿Quién inventó la energía nuclear? A principios de 1939, el químico alemán O. Hahn y el químico físico F. Strassmann publicaron un artículo sobre la fisión nuclear de los átomos de uranio. A principios de septiembre del mismo año, el físico danés N.H.D. Bohr y su colaborador J.A. Wheeler elaboraron teóricamente el proceso de reacción de fisión nuclear y señalaron que el mejor elemento que puede provocar esta reacción es el isótopo uranio-235. Un método para generar electricidad utilizando el calor liberado por la fisión nuclear en un reactor nuclear. Es muy similar a la generación de energía térmica. Sólo se utilizan reactores nucleares y generadores de vapor para reemplazar las calderas para la generación de energía térmica, y la energía de fisión nuclear se utiliza para reemplazar la energía química de los combustibles fósiles. A excepción de los reactores de agua en ebullición (ver reactores de agua ligera), otros tipos de reactores de potencia se calientan mediante el refrigerante en el circuito primario a través del núcleo, transfiriendo el calor al agua en los circuitos secundarios o terciarios del generador de vapor y luego formando Impulsar el generador de turbina. En un reactor de agua en ebullición (BWR), el núcleo calienta el refrigerante del circuito primario y lo convierte en vapor saturado con una presión de aproximadamente 70 atmósferas. Se separa del vapor y se seca para accionar directamente el generador de turbina. La generación de energía nuclear utiliza el calor generado por la reacción en cadena de fisión nuclear del combustible de uranio para calentar agua a altas temperaturas y altas presiones. El calor liberado por las reacciones nucleares es mucho mayor que el calor liberado por la quema de combustibles fósiles (la diferencia es aproximadamente un millón de veces), por lo que la cantidad de combustible necesaria es mucho menor que la de las centrales térmicas. La pureza del uranio-235 utilizado en la generación de energía nuclear es sólo de 3 a 4, y el resto es uranio-238 que no puede producir fisión nuclear. Por ejemplo, la Cuarta Central Nuclear consume 80 toneladas de combustible nuclear cada año y sólo puede cargarse en dos contenedores estándar. Si se sustituyera por carbón, se necesitarían 515.000 toneladas y camiones de 20 toneladas bastarían para transportar 705 vehículos cada día. Si se utiliza gas natural se necesitan 6.543.804.300 toneladas, lo que equivale a quemar 200.000 barriles diarios de gas doméstico. Después de la conversión, se acerca al consumo de gas de 6,92 millones de hogares en la provincia de Taiwán. Una breve historia La historia de la generación de energía nuclear está estrechamente relacionada con la historia del desarrollo de los reactores de potencia. Los reactores de potencia se desarrollaron originalmente para necesidades militares. En 1954, la Unión Soviética construyó la primera central nuclear del mundo con una capacidad instalada de 5 megavatios. También se han construido varios tipos de centrales nucleares en el Reino Unido, Estados Unidos y otros países. Hasta 1960 se construirán 20 centrales nucleares en 5 países con una capacidad instalada de 1279 MW. Debido al desarrollo de la tecnología de enriquecimiento nuclear, el costo de la generación de energía nuclear ha sido menor que el de la generación de energía térmica desde 1966. La generación de energía nuclear realmente ha entrado en la etapa práctica. En 1978, había más de 200 reactores de centrales nucleares de 30 MW o más en funcionamiento en 22 países y regiones de todo el mundo, con una capacidad instalada total de 107.776 MW. En la década de 1980, la escasez de energía fósil se hizo cada vez más prominente y la generación de energía nuclear avanzó rápidamente. En 1991, casi 30 países y regiones de todo el mundo habían construido 423 unidades de energía nuclear con una capacidad total de 327,5 millones de kilovatios, lo que representa aproximadamente el 16% de la generación total de energía mundial. La primera central nuclear del mundo: la central nuclear de Obninsk en la Unión Soviética. La energía nuclear en China continental comenzó tarde, y la construcción de centrales nucleares comenzó en la década de 1980. La central nuclear de Qinshan, de 300.000 kilovatios, diseñada y construida por mi país, entró en funcionamiento a finales de 1991. La central nuclear de Daya Bay está intensificando su construcción. Principio de la Generación de Energía Nuclear La energía de la generación de energía nuclear proviene de la energía de fisión liberada por la reacción de fisión del material fisionable (combustible nuclear) en el reactor nuclear. La reacción de fisión se refiere al proceso en el que elementos pesados como el uranio-235, el plutonio-239 y el uranio-233 se dividen en dos fragmentos bajo la acción de neutrones, liberando neutrones y una gran cantidad de energía al mismo tiempo. En la reacción, el núcleo de una sustancia fisionable absorbe un neutrón, luego se divide y libera dos o tres neutrones. Si estos neutrones se eliminan y consumen, al menos un neutrón puede causar la fisión nuclear de otro átomo, haciendo que la fisión se desarrolle por sí sola, entonces esta reacción se llama reacción en cadena de fisión nuclear. Lograr reacciones en cadena es el requisito previo para la generación de energía nuclear. Para utilizar un reactor para generar energía nuclear, es necesario resolver los siguientes cuatro problemas: ① Proporcionar las condiciones necesarias para que se lleve a cabo la reacción en cadena de fisión nuclear. ②La reacción en cadena debe ser controlada por personas a través de ciertos dispositivos. La energía de fisión no controlada no sólo puede utilizarse para generar electricidad, sino que también puede provocar desastres. ③La energía generada por la reacción de fisión debe eliminarse de forma segura del reactor. (4) Los neutrones y los materiales radiactivos producidos por reacciones de fisión son muy dañinos para el cuerpo humano, y se debe evitar en la medida de lo posible su daño a los trabajadores de las centrales nucleares y a los residentes cercanos. En el mundo existen abundantes recursos nucleares, como uranio, torio, deuterio, litio, boro, etc.
Las reservas mundiales de uranio son de aproximadamente 417.000 toneladas. Los recursos de combustible nuclear disponibles para el desarrollo en la Tierra pueden proporcionar más de 100.000 veces la energía de los combustibles fósiles. La aplicación de la energía nuclear tiene muchas ventajas como medida rentable para aliviar la crisis energética mundial. En primer lugar, el combustible nuclear tiene muchas ventajas. Es de tamaño pequeño y de gran energía. La energía nuclear es millones de veces mayor que la energía química. La energía liberada por 1.000 gramos de uranio equivale a la energía liberada por 2.400 toneladas de carbón estándar. Una central eléctrica de carbón de 10.000 kilovatios requiere entre 3 y 4 millones de toneladas de carbón bruto al año. Para transportar este carbón se necesitan 2.760 trenes, lo que equivale a ocho trenes diarios, y se transportan 40 millones de toneladas de cenizas. Una central nuclear con reactor de agua a presión con la misma potencia consume sólo 28 toneladas de combustible de uranio poco enriquecido con un contenido de uranio de 3 por año, el costo de cada libra de uranio es de aproximadamente 20 dólares EE.UU., lo que equivale aproximadamente a 0,001 dólares EE.UU. cuando se convierte a uranio; 1 kilovatio, que es mucho más barato que el coste actual de la generación de energía tradicional. Y como el combustible nuclear se transporta en pequeñas cantidades, se pueden construir centrales nucleares cerca de las zonas industriales donde más se necesitan. La inversión de capital de una central nuclear es generalmente de una vez y media a dos veces la de la misma central térmica, pero su costo de combustible nuclear es mucho más barato que el del carbón, y sus costos de operación y mantenimiento también son menores que los de una central térmica. central eléctrica. Si dominamos la tecnología de reacción de fusión nuclear y utilizamos agua de mar como combustible, será inagotable y conveniente. El segundo es menos contaminación. Las centrales térmicas siguen emitiendo a la atmósfera sustancias nocivas como dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno. Al mismo tiempo, pequeñas cantidades de sustancias radiactivas como uranio, titanio y radio presentes en el carbón también caerán alrededor de las centrales térmicas con humo y. polvo, contaminando el medio ambiente. Las centrales nucleares han establecido capas de barreras y básicamente no emiten sustancias que contaminen el medio ambiente. Incluso la contaminación radiactiva es mucho menor que la de las centrales eléctricas de carbón. Según las estadísticas, cuando una central nuclear funciona con normalidad, la radiación que reciben los residentes en un año es menor que la dosis recibida por una sola exposición a los rayos X. El tercero es una seguridad fuerte. Desde que se construyó la primera central nuclear, se han puesto en funcionamiento más de 400 centrales nucleares en todo el mundo, y han sido básicamente seguras y normales durante más de 30 años. Aunque el accidente de 1979 ocurrió en la central nuclear del reactor de agua a presión de Three Mile Island en los Estados Unidos y el accidente de 1986 en la central nuclear del reactor de agua en ebullición de grafito de Chernobyl en la Unión Soviética, ambos accidentes fueron causados por factores humanos. A medida que se sigan mejorando los reactores de agua a presión, las centrales nucleares pueden volverse más seguras. Ventajas: 1. La generación de energía nuclear no emite grandes cantidades de contaminantes a la atmósfera como la generación de energía con combustibles fósiles, por lo que la generación de energía nuclear no causa contaminación del aire. 2. La generación de energía nuclear no produce dióxido de carbono que exacerbe el efecto invernadero global. 3. El combustible de uranio utilizado para la generación de energía nuclear no tiene otro propósito que el de generar electricidad. 4. La densidad energética del combustible nuclear es millones de veces mayor que la de los combustibles fósiles, por lo que el combustible utilizado en las centrales nucleares es pequeño y fácil de transportar y almacenar. Una central nuclear de 1.000 MW requiere sólo 30 toneladas métricas de combustible de uranio al año, que pueden transportarse en avión en un solo vuelo. 5. En el costo de la generación de energía nuclear, la proporción del costo del combustible es baja. El costo de la generación de energía nuclear no se ve fácilmente afectado por la situación económica internacional, por lo que el costo de la generación de energía es más estable que otros métodos de generación de energía. Desventajas: 1. Las centrales nucleares producen niveles altos y bajos de desechos radiactivos o combustible nuclear usado. Aunque ocupaba un volumen pequeño, hubo que manejarlo con cuidado debido a su naturaleza radiactiva y tuvo que afrontar considerables problemas políticos. 2. Las centrales nucleares tienen una baja eficiencia térmica, por lo que emiten más calor residual al medio ambiente que las centrales eléctricas ordinarias de combustibles fósiles, por lo que la contaminación térmica de las centrales nucleares es más grave. 3. El costo de inversión de las centrales nucleares es demasiado alto y los riesgos financieros de las empresas eléctricas son elevados. 4. Las centrales nucleares no son adecuadas para operaciones de carga punta y valle. 5. Es más probable que la construcción de centrales nucleares dé lugar a diferencias y disputas políticas. 6. Hay una gran cantidad de material radiactivo en el reactor de una central nuclear. Si se liberan al ambiente externo en un accidente, causarán daños a la ecología y a los humanos.