Branduolinė elektrinė yra pramonės įmonė, gaminanti elektros energiją panaudodama branduolinę energiją, kuri išsiskiria kaip šiluminė energija vykstant branduolio dalijimosi grandininei reakcijai reaktoriaus inde. Daugelis žmonių nežino, kaip veikia atominė elektrinė.
Dėl šios priežasties mes jums papasakosime išsamiai kaip veikia atominė elektrinė iš vidaus.
Pagrindiniai atominės elektrinės elementai
Branduolinis reaktorius yra pagrindinis elektrinės elementas, nes jame yra branduolinio kuro (dažniausiai urano) ir yra įrengtos sistemos, leidžiančios pradėti, prižiūrėti ir kontroliuojamai sustabdyti branduolinę reakciją. Atominės elektrinės darbas panašus į tradicinės šiluminės elektrinės, kurioje šiluminė energija gaminama deginant iškastinį kurą. Priešingai, branduolinis reaktorius šiluminę energiją gauna iš branduolio dalijimosi grandininių reakcijų, vykstančių urano atomuose, esančiuose branduoliniame kure.
Sukurta šiluminė energija naudojama vandeniui šildyti, kol jis pasiekia garavimo tašką ir virsta garais esant aukštam slėgiui ir temperatūrai. Šis garas Jis varo prie generatoriaus prijungtą turbiną, kuri mechaninę energiją, susidariusią sukantis turbinai, paverčia elektros energija.
Nors yra keletas branduolinių reaktorių tipų, išsiskiria du specifiniai modeliai, kurie kartu sudaro daugiau nei 80 % iš beveik 450 veikiančių blokų visame pasaulyje: suslėgto vandens reaktorius (PWR) ir suslėgto vandens virimo taškas (BWR).
Suslėgto vandens reaktoriaus (PWR) veikimas
Būtina pažymėti, kad branduolio dalijimosi metu sunkiųjų atomų branduoliai, kuriuos veikia neutronai, skyla į mažesnius, lengvesnius branduolius. Šis procesas išskiria energiją, kuri suriša protonus ir neutronus, ir dėl to išsiskiria du ar trys neutronai. Šie neutronai išspinduliavo Jie gali sukelti papildomus skilimus, sąveikaudami su kitais sunkiaisiais branduoliais, o tai savo ruožtu išskirs daugiau neutronų, pratęsdami ciklą. Šis kaskadinis efektas žinomas kaip branduolio dalijimosi grandininė reakcija.
Atominės elektrinės eksploatavimą galima apibendrinti tokiais etapais:
- Branduoliniame reaktoriuje, Uranas dalijasi, todėl susidaro didelis kiekis energijos, kuri šildo sistemoje cirkuliuojantį aukšto slėgio aušinimo vandenį. Tada šis pašildytas vanduo per pirminę grandinę transportuojamas į šilumokaitį, žinomą kaip garo generatorius, kur jis palengvina vandens garų gamybą.
- Turbinos-generatoriaus mazgas gauna garą per antrinę grandinę. Atvykus garai sukasi turbinos mentes. Šis turbinos veleno sukimasis vėliau varo generatorių, paversdamas mechaninę energiją į elektros energiją.
- Kai vandens garai praeina per turbiną, jie patenka į kondensatorių, kur atvėsina ir vėl virsta skystu vandeniu.
- Tada vanduo grąžinamas į garų generatorių, kad vėl būtų generuojamas garas, veikiantis uždaroje grandinėje.
Pagrindiniai atominės elektrinės komponentai
Anksčiau minėjome, kad branduolinis reaktorius yra įrenginys, skirtas pradėti, palaikyti ir nutraukti dalijimosi grandinines reakcijas kontroliuojamu būdu, aprūpintas reikalingais mechanizmais pagamintai šilumai išgauti. Reaktorius yra pagrindinis elektrinės elementas ir veikia kaip branduolinio kuro saugojimo vieta.
Pagrindiniai atominės elektrinės elementai yra:
- Kuras: Tai medžiaga, kurioje vyksta dalijimosi reakcijos, kurioms paprastai naudojamas prisodrintas urano dioksidas. Ši medžiaga atlieka dvigubą funkciją: ji veikia kaip energijos šaltinis ir kaip grandininei reakcijai palaikyti būtinų neutronų tiekėja. Jis tiekiamas kieto pavidalo, sudarytas iš cilindrinių tablečių, suvyniotų į maždaug keturių metrų ilgio metalinius strypus.
- Moderatorius: Medžiaga, kuri sumažina greitųjų neutronų, susidarančių dalijimosi metu, greitį, taip palengvindama papildomus skilimus ir palaikydama grandininę reakciją.
- Šaldytuvas: Tai tas pats vanduo, kuris veikia kaip moderatorius ir naudojamas pašalinti šilumą, susidariusią dėl dalijimosi reakcijos, kuri vyksta urano kure.
- Valdymo juostos: Jie yra reaktoriaus valdymo komponentai ir veikia kaip neutronų absorberiai. Šie strypai, sudaryti iš boro karbido arba indžio-kadmio, leidžia nuolat valdyti neutronų populiaciją, užtikrinti reaktoriaus stabilumą ir prireikus jį išjungti.
- Šarvai: Jis skirtas slopinti radiacijos ir neutronų patekimą iš reaktoriaus į išorinę aplinką. Paprastai šiam tikslui naudojamos tokios medžiagos kaip betonas, plienas ar švinas.
- Saugos savybės: Kiekviename branduoliniame objekte yra įrengta daugybė saugos sistemų, skirtų užkirsti kelią radioaktyvumo išmetimui į aplinką, įskaitant izoliavimo konstrukciją.
- Slėgio reguliatorius: Tai yra esminis pirminio aušinimo kontūro komponentas. Šis reguliatorius palaiko pusiausvyrą tarp skysčio ir garų fazių soties sąlygomis, kad efektyviai valdytų slėgį reaktoriaus viduje.
- Reaktoriaus indas: Jis uždaro branduolinį reaktorių, kuriame vyksta dalijimosi grandininė reakcija. Šio laivo šerdį sudaro kuro elementai.
- Garo generatoriai: Jie veikia kaip šilumokaičiai, kuriuose pirminės grandinės aušinimo vanduo teka apverstais U formos vamzdeliais ir perduoda savo šiluminę energiją antrinės grandinės vandeniui, taip paverčiant ją vandens garais.
- Apsaugos pastatas: Būtent aptvaroje yra reaktoriaus aušinimo sistema kartu su keliomis pagalbinėmis sistemomis ir veikia kaip apsauginis barjeras normalių eksploatacijų metu, efektyviai užkertant kelią teršiančių medžiagų patekimui į išorinę aplinką. Kartu su kitomis saugos sistemomis ji yra atsakinga už galimo dalijimosi produktų išmetimo į atmosferą prevenciją avarijos atveju.
- Turbina: Įrenginys skirtas surinkti vandens garus iš garo generatorių, paverčiant jų energiją sukimosi mechanine energija per ašmenis. Kelios sekcijos yra skirtos garų plėtimui. Velenas patikimai pritvirtintas prie generatoriaus veleno.
- kintamosios srovės generatorius: Įrenginys, generuojantis elektros energiją transformuodamas turbinos sukimosi mechaninę energiją į vidutinės įtampos ir didelio intensyvumo elektros energiją.
- Transformatorius: Įrenginys, skirtas pakelti generatoriaus generuojamos elektros įtampą, siekiant sumažinti nuostolius ją perduodant į vartojimo taškus.
- Aušinamas vanduo: Vanduo iš upės, rezervuaro ar jūros skirtas kondensuoti vandens garus kondensatoriaus viduje. Šis vanduo gali būti grąžinamas tiesiai į pradinį šaltinį, žinomą kaip atvira kilpa, arba perdirbamas per aušinimo bokštą uždaros grandinės sistemoje.
- Aušinimo bokštai: Jie palengvina dalies likutinės šilumos, susidariusios gaminant elektrą, išsklaidymą į atmosferą, tarnaujančią kaip šalčio šaltinis. Ši sistema naudojama vandeniui, cirkuliuojančiam per kondensatorių, kuris yra neatsiejama gamyklos pagalbinio aušinimo kontūro dalis, aušinti.
- Kondensatorius: Šilumokaitis susideda iš daugybės vamzdžių, kurie palengvina aušinimo vandens cirkuliaciją. Iš turbinos į kondensatorių patenkantis išgarintas vanduo suskystinamas ir pereina į skystąją fazę. Šis procesas sukuria vakuumą, kuris pagerina turbinos veikimo efektyvumą.
Tikiuosi, kad turėdami šią informaciją galėsite daugiau sužinoti apie tai, kaip atominė elektrinė veikia iš vidaus.