Kako deluje jedrska elektrarna (JE).
Eden od načinov boja proti onesnaževanju okolja je prehod na čistejše vire električne energije. Ti viri danes upravičeno vključujejo jedrske elektrarne (NPP)… Samo v Evropi se zaradi jedrskih elektrarn vsako leto v ozračje NE sprosti več kot pol milijarde ton ogljikovega dioksida, ki bi zagotovo postal resen vir onesnaževanja, če bi energijo pridobivali s sežiganjem ogljikovodikov.
Zahvaljujoč jedrskim elektrarnam, ki delujejo 24/7, so številni domovi in podjetja po vsem svetu neprekinjeno oskrbovani z elektriko. Poleg tega postaje zaposlujejo veliko strokovnjakov in to so dostojno plačana dela.
Kaj je jedrska elektrarna? Ugotovimo, kako deluje in kako deluje.
Jedrske elektrarne (JED) so vrsta termoelektrarne.
Vir toplotne energije na teh postajah je proces jedrske cepitve atomov urana in plutonija, ki sta glavni vir jedrskega goriva, ki se izvaja v jedrskih reaktorjih.Uporabljena hladilna tekočina je voda ali plini, ki se črpajo skozi kanale reaktorja in generatorje pare. Nastala para se dovaja v parne turbine, ki poganjajo generatorje, tako kot v klasičnih termoelektrarnah.
Prva jedrska elektrarna na svetu je bila zgrajena v ZSSR leta 1954.
Vsaka jedrska elektrarna je zapleten kompleks opreme, naprav in struktur, katerih namen je proizvodnja električne energije, kot gorivo pa tukaj služi posebna snov - uran-235… V procesu cepitve jeder urana-235 se sprosti ogromna količina jedrske energije, ki se zlahka pretvori v toploto, toplota pa v električno energijo.
Jedrski kancler — srce jedrske elektrarne, saj je napolnjeno z jedrskim gorivom in v reaktorju poteka nadzorovana verižna cepitvena reakcija urana-235. Nevtroni delujejo na nestabilna jedra urana-235, kar povzroči njihov razpad in sproščanje energije.
Zaključek je, da v jedru izotopa urana-235, ki se uporablja v reaktorju, trije nevtroni niso dovolj za stabilnost, zato je jedro tega elementa zelo nestabilno in se zlahka razcepi na dva dela, vredno je, da nevtron leti na določeno hitrostjo, da bi ga zadel.
Takoj ko tak nevtron vstopi v nestabilno jedro, razpade in pri tem sprosti energijo, hkrati pa iz že razpadlega jedra odletijo 2-3 novi nevtroni, ki razcepijo druga jedra itd. — tako pride do verižne reakcije cepitve iz jeder urana-235. Da bi preprečili eksplozijo, je treba nevtrone, ki delujejo kot varovalka, nadzorovati – ne da bi v gorivo vnesli preveč nevtronov.
V jedrskih reaktorjih, opremljenih z delujočimi elektrarnami, se energija proizvaja v gorivnih elementih (gorivnih palicah). V najpreprostejšem primeru je gorivni element lahko predstavljen kot palica (jedro), ki vsebuje jedrsko gorivo (na primer uranov dioksid) in je zaprta v ovoj iz strukturnih materialov.
Med cepitvijo uranovih jeder njegovi drobci odletijo z veliko hitrostjo, vendar praktično ne zapustijo jedra, saj se v njem upočasnijo, prenašajo svojo energijo na atome in segrevajo jedro.
Toplota, ki se sprosti v jedru gorivne celice, je energija, ki se nato pretvori v električno energijo v zapletenem procesu njene pretvorbe v sistemu toplotni izmenjevalnik-parna turbina-generator.
Cepitveni drobci, ki se gibljejo v jedru gorivnega elementa, "izpodrinejo" atome, porušijo kristalno strukturo materialov, iz katerih so izdelani, in povzročijo spremembo njihovih fizikalnih lastnosti. Dlje kot gorivni element deluje v reaktorju, bolj se spreminjajo lastnosti jedra, več radioaktivnih drobcev se kopiči v njem.
Gorivo se dovaja v delovno območje reaktorja v posebnih ceveh, ki so nameščeni v moderatorju, ki je sposoben pretvarjati nevtronsko energijo v toploto. V retarderju potopne palice iz materiala, ki absorbira nevtrone zelo natančno nadzorujejo hitrost reakcije... Višje ko so palice dvignjene, več nevtronov deluje na gorivo oziroma, nižje kot so spuščene v reaktor, manj intenzivno poteka reakcija.
Shema delovanja dvokrožne jedrske elektrarne s tlačnovodnim reaktorjem (VVER).
Geografsko se nahaja reaktor v reaktorski dvorani glavne stavbe NEK, obstaja tudi bazen za shranjevanje jedrskega goriva in nakladalni stroj. Delovni prostor, kjer dejansko poteka reakcija, je postavljen v posebnem betonskem jašku, opremljenem z nadzorni sistem (za izbiro načina delovanja) in zaščito, tako da se v primeru izrednega dogodka lahko reakcija hitro prekine.
Toplota iz delovnega območja jedrskega reaktorja se odvaja s tekočim ali plinastim hladilnim sredstvom, ki prehaja neposredno skozi delovno območje reaktorja. Toplota, ki jo akumulira grelni medij, se nato prenese na vodo v uparjalniku, kjer nastaja para.
Para pod ogromnim pritiskom prenaša svojo mehansko energijo turbinski generatorki proizvaja elektriko, ki se nato prenaša daljnovodov (dalekovodi) — potrošnikom. Turbina je skupaj z uparjalnikom nameščena v turbinski dvorani, iz katere se električna energija po žicah pošilja v transformator in nato v daljnovod.
Na ozemlju jedrske elektrarne je tudi stavba, kjer se v bazenih skladišči izrabljeno gorivo. In velike cevi v obliki stolpov, zožene na vrhu, so hladilni stolpi - elementi krožnega hladilnega sistema, ki vključuje tudi hladilni bazen (naravni ali umetni rezervoar) in pršilne bazene.
Mimogrede, odpadke, ki nastanejo po reakciji, delno reciklirajo, preostanek pa shranijo v posebne zabojnike, ki ščitijo vsebino pred vstopom v okolje. Tako je danes jedrska energija okolju prijazna.In same jedrske elektrarne ne proizvajajo škodljivih emisij v ozračje, hkrati pa so precej kompaktne in varne.
Poglej tudi: