Πώς λειτουργεί ένας πυρηνικός σταθμός (NPP).
Ένας από τους τρόπους καταπολέμησης της περιβαλλοντικής ρύπανσης είναι η στροφή σε καθαρότερες πηγές ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτές οι πηγές σήμερα δικαίως περιλαμβάνουν πυρηνικοί σταθμοί (NPP)… Μόνο στην Ευρώπη, χάρη στους πυρηνικούς σταθμούς, ΔΕΝ απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα πάνω από μισό δισεκατομμύριο τόνοι διοξειδίου του άνθρακα κάθε χρόνο, κάτι που σίγουρα θα γινόταν σοβαρή πηγή ρύπανσης εάν η ενέργεια προερχόταν από την καύση υδρογονανθράκων.
Χάρη στους πυρηνικούς σταθμούς που λειτουργούν 24/7, πολλά σπίτια και επιχειρήσεις σε όλο τον κόσμο τροφοδοτούνται συνεχώς με ηλεκτρισμό. Επιπλέον, οι σταθμοί απασχολούν πολλούς ειδικούς και πρόκειται για αξιοπρεπώς αμειβόμενες δουλειές.
Τι είναι ένας πυρηνικός σταθμός; Ας μάθουμε πώς λειτουργεί και πώς λειτουργεί.
Οι πυρηνικοί σταθμοί (NPP) είναι ένας τύπος θερμοηλεκτρικούς σταθμούς.
Η πηγή θερμικής ενέργειας σε αυτούς τους σταθμούς είναι η διαδικασία της πυρηνικής σχάσης των ατόμων ουρανίου και πλουτωνίου, τα οποία είναι η κύρια πηγή πυρηνικού καυσίμου που πραγματοποιείται στους πυρηνικούς αντιδραστήρες.Το ψυκτικό που χρησιμοποιείται είναι νερό ή αέρια που αντλούνται μέσω των καναλιών του αντιδραστήρα και των γεννητριών ατμού. Ο προκύπτων ατμός τροφοδοτείται σε ατμοστρόβιλους που κινούν γεννήτριες, όπως και στους συμβατικούς θερμοηλεκτρικούς σταθμούς.
Ο πρώτος πυρηνικός σταθμός στον κόσμο κατασκευάστηκε στην ΕΣΣΔ το 1954.
Οποιοσδήποτε πυρηνικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής είναι ένα πολύπλοκο σύμπλεγμα εξοπλισμού, συσκευών και δομών, σκοπός του οποίου είναι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και μια ειδική ουσία χρησιμεύει ως καύσιμο εδώ — ουράνιο-235… Κατά τη διαδικασία της σχάσης των πυρήνων του ουρανίου-235, απελευθερώνεται μια τεράστια ποσότητα πυρηνικής ενέργειας, η οποία μετατρέπεται εύκολα σε θερμότητα και η θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια.
Πυρηνική καγκελάριος — η καρδιά ενός πυρηνικού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής, καθώς είναι φορτωμένος με πυρηνικά καύσιμα και μια ελεγχόμενη αλυσιδωτή αντίδραση σχάσης του ουρανίου-235 λαμβάνει χώρα μέσα στον αντιδραστήρα. Τα νετρόνια δρουν σε ασταθείς πυρήνες ουρανίου-235, προκαλώντας τη διάσπασή τους και την απελευθέρωση ενέργειας.
Το συμπέρασμα είναι ότι στον πυρήνα του ισοτόπου ουρανίου-235 που χρησιμοποιείται στον αντιδραστήρα, τρία νετρόνια δεν είναι αρκετά για σταθερότητα, επομένως ο πυρήνας αυτού του στοιχείου είναι πολύ ασταθής και χωρίζεται εύκολα σε δύο μέρη, αξίζει ένα νετρόνιο να πετάει σε κάποια ταχύτητα, για να τον χτυπήσει.
Μόλις ένα τέτοιο νετρόνιο εισέλθει σε έναν ασταθή πυρήνα, διασπάται απελευθερώνοντας ενέργεια, αλλά ταυτόχρονα 2-3 νέα νετρόνια πετούν έξω από τον ήδη αποσυντεθειμένο πυρήνα, διασπούν άλλους πυρήνες κ.λπ. — έτσι συμβαίνει η αλυσιδωτή αντίδραση της σχάσης από τους πυρήνες του ουρανίου-235. Και για να αποφευχθεί μια έκρηξη, τα νετρόνια που λειτουργούν ως θρυαλλίδα πρέπει να ελέγχονται - να μην τροφοδοτούν πάρα πολλά νετρόνια στο καύσιμο.
Σε πυρηνικούς αντιδραστήρες εξοπλισμένους με σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής σε λειτουργία, παράγεται ενέργεια σε στοιχεία καυσίμου (ράβδοι καυσίμου). Στην απλούστερη περίπτωση, ένα στοιχείο καυσίμου μπορεί να αναπαρασταθεί ως ράβδος (πυρήνας) που περιέχει πυρηνικό καύσιμο (για παράδειγμα, διοξείδιο ουρανίου) και περικλείεται σε μια επένδυση δομικών υλικών.
Κατά τη σχάση των πυρήνων ουρανίου, τα θραύσματά του πετούν με μεγάλη ταχύτητα, αλλά πρακτικά δεν φεύγουν από τον πυρήνα, καθώς επιβραδύνουν μέσα σε αυτόν, μεταφέροντας την ενέργειά τους στα άτομα και θερμαίνοντας τον πυρήνα.
Η θερμότητα που απελευθερώνεται στον πυρήνα της κυψέλης καυσίμου είναι η ενέργεια που στη συνέχεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια στη σύνθετη διαδικασία μετατροπής της στο σύστημα εναλλάκτη θερμότητας-ατμοστρόβιλος-γεννήτρια.
Τα θραύσματα σχάσης που κινούνται στον πυρήνα του στοιχείου καυσίμου «εκτοπίζουν» τα άτομα, διαταράσσουν την κρυσταλλική δομή των υλικών από τα οποία είναι κατασκευασμένα και οδηγούν σε αλλαγή των φυσικών τους ιδιοτήτων. Όσο περισσότερο λειτουργεί το στοιχείο καυσίμου στον αντιδραστήρα, τόσο περισσότερο αλλάζουν οι ιδιότητες του πυρήνα, τόσο περισσότερα ραδιενεργά θραύσματα συσσωρεύονται σε αυτόν.
Το καύσιμο εισάγεται στη ζώνη εργασίας του αντιδραστήρα σε ειδικούς σωλήνες, τα οποία τοποθετούνται σε έναν συντονιστή ικανό να μετατρέπει την ενέργεια νετρονίων σε θερμότητα. Στον επιβραδυντή ράβδοι εμβάπτισης από υλικό που απορροφά νετρονίων ελέγχετε με μεγάλη ακρίβεια την ταχύτητα της αντίδρασης... Όσο πιο ψηλά ανυψώνονται οι ράβδοι, όσο περισσότερα νετρόνια δρουν στο καύσιμο, αντίστοιχα, όσο χαμηλότερα κατεβαίνουν στον αντιδραστήρα, τόσο λιγότερο εντατικά προχωρά η αντίδραση.
Σχέδιο λειτουργίας πυρηνικού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής αντιδραστήρα διπλού βρόχου υπό πίεση νερού (VVER).
Γεωγραφικά, ο αντιδραστήρας βρίσκεται στην αίθουσα του αντιδραστήρα του κεντρικού κτιρίου του NPP, υπάρχει επίσης πισίνα αποθήκευσης πυρηνικών καυσίμων καθώς και μηχανή φόρτωσης. Η περιοχή εργασίας όπου λαμβάνει χώρα η αντίδραση είναι τοποθετημένη σε ειδικό άξονα από σκυρόδεμα εξοπλισμένο με σύστημα ελέγχου (για να επιλέξετε τον τρόπο λειτουργίας) και προστασία, ώστε σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης να σταματήσει γρήγορα η αντίδραση.
Η θερμότητα από τη ζώνη εργασίας ενός πυρηνικού αντιδραστήρα απομακρύνεται χρησιμοποιώντας ένα υγρό ή αέριο ψυκτικό που διέρχεται απευθείας από τη ζώνη εργασίας του αντιδραστήρα. Η θερμότητα που συσσωρεύεται από το θερμαντικό μέσο μεταφέρεται στη συνέχεια στο νερό της γεννήτριας ατμού όπου παράγεται ατμός.
Ο ατμός υπό τεράστια πίεση μεταδίδει τη μηχανική του ενέργεια γεννήτρια στροβίλουπου παράγει ηλεκτρική ενέργεια η οποία στη συνέχεια μεταδίδεται γραμμών ηλεκτρικού ρεύματος (ηλεκτρικά καλώδια) — στους καταναλωτές. Ο στρόβιλος μαζί με τη γεννήτρια ατμού είναι εγκατεστημένοι στην αίθουσα του στροβίλου, από την οποία η ηλεκτρική ενέργεια αποστέλλεται με καλώδια στον μετασχηματιστή και στη συνέχεια στη γραμμή ισχύος.
Στο έδαφος του πυρηνικού σταθμού υπάρχει επίσης ένα κτίριο όπου τα αναλωμένα καύσιμα αποθηκεύονται στις πισίνες. Και οι μεγάλοι σωλήνες με τη μορφή πύργων, στενωμένοι στην κορυφή, είναι πύργοι ψύξης - στοιχεία ενός κυκλοφορούντος συστήματος ψύξης που περιλαμβάνει επίσης μια λίμνη ψύξης (φυσική ή τεχνητή δεξαμενή) και λεκάνες ψεκασμού.
Παρεμπιπτόντως, τα απόβλητα που δημιουργούνται μετά την αντίδραση ανακυκλώνονται μερικώς και τα υπόλοιπα αποθηκεύονται σε ειδικά δοχεία που προστατεύουν το περιεχόμενο από την είσοδο στο περιβάλλον. Έτσι, σήμερα η πυρηνική ενέργεια είναι φιλική προς το περιβάλλον.Και οι ίδιοι οι πυρηνικοί σταθμοί δεν παράγουν επιβλαβείς εκπομπές στην ατμόσφαιρα, ενώ είναι αρκετά συμπαγείς και ασφαλείς.
Δείτε επίσης:
Ηλιακές μονάδες παραγωγής ενέργειας