Ni povas generi elektran energion per nuklea energio. En nuklea elektrocentro, elektra energio estas generata per nuklea reago. Ĉi tie, pezaj radioaktivaĵoj kiel Uranio (U235) aŭ Torio (Th232) estas submetitaj al nuklea fendo. Tiu fendo farigas en speciala aparato nomita reaktoro.
En la fenda procezo, la nukleoj de pezaj radioaktivaĵoj estas rompitaj en du preskaŭ egalaj partoj. Dum tiu rompo de nukleoj, grandega kvanto de energio estas eldonita. Tiu eldono de energio estas pro masdefekto. Tio signifas, ke la tuta maso de la komenca produkto reduktos dum fendo. Tiu perdo de maso dum fendo konvertiĝas al varma energio laŭ la fama ekvacio starigita de Albert Einstein.
La baza principo de nuklea elektrocentro estas la sama kiel tradicia termika elektrocentro. La sola diferenco estas, ke anstataŭ uzi varmon generitan pro brulado de karbono, ĉi tie en nuklea elektrocentro, la varmo generita pro nuklea fendo estas uzata por produkti vaporon el akvo en la boiler. Tiu vaporo estas uzata por drivi vaporturnilon.
Tiu turnilo estas la ĉefmovero de la alternatoro. Tiu alternatoro generas elektran energion. Kvankam la disponebleco de nuklea fuelo ne estas multe, tre malgranda kvanto de nuklea fuelo povas generi grandegan kvanton de elektra energio.
Tio estas la unika trajto de nuklea elektrocentro. Unu kg de uranio estas ekvivalenta al 4500 metrikaj tonoj de alta-gradigita karbono. Tio signifas, ke kompleta fendo de 1 kg uranio povas produkti tiom da varmo, kiel povas esti produktita per kompleta brulado de 4500 metrikaj tonoj alta-gradigita karbono.
Pro tio, kvankam nuklea fuelo estas multe pli kostema, la kostoj de nuklea fuelo por unuota elektra energio ankoraŭ estas pli malaltaj ol la kostoj de energio generita per aliaj fueloj kiel karbono kaj dizelo. Por kontroli la krizon de tradicia fuelo en la nuntempa epoko, nukleaj elektrocentroj povas esti la plej taŭgaj alternativoj.
Kiel ni diris, la fuelokonsumado en tiu elektrocentro estas tre malalta, kaj do, la kostoj por generi unuunuan energiunitecon estas tre malpli ol aliaj tradiciaj metodoj de energiogenerado. La kvanto de nuklea fuelo bezonata estas ankaŭ malgranda.
Nuklea elektrocentro okupas multe pli malgrandan spacon komparate kun aliaj tradiciaj elektrocentroj de la sama kapacito.
Ĉi tiu elektrocentro ne bezonas multe da akvo, do ne estas necese konstrui la planton proksime al naturaj akvosorgoj. Tio ankaŭ ne bezonas grandegan kvanton de fuelo, do ne estas necese konstrui la planton proksime al karbonminajo aŭ loko kun bonaj transportfacilajoj. Pro tio, la nuklea elektrocentro povas esti etablitaj tre proksime al la ŝarĝcentro.
Estas grandaj depozitoj de nuklea fuelo tutmonde, do tiaj plantoj povas sekuri daŭran supron de elektra energio por venontaj miloj da jaroj.
La fuelo ne estas facile havebla kaj estas tre kostema.
La komenca kostoj de konstruado de nuklea elektrocentro estas tre altaj.
Erigado kaj komisionigo de tiu planto estas multe pli komplikaj kaj sofistikaj ol aliaj tradiciaj elektrocentroj.
La fenda efektproduktoj estas radioaktivaĵoj, kaj tio povas kaŭzi altan radioaktivan poluon.
La manutencostoj estas pli altaj kaj la homkvaloro bezonata por funkciigi nuklean elektrocentron estas tre alta, ĉar bezonatas specialaj instruitaj homoj.
La sudafluktuado de ŝarĝo ne povas efike kontroliĝi de nukleaj plantoj.
Ĉar la efektproduktoj de la nukleaj reagoj estas tre radioaktiva, ĝi estas tre granda problemo por la forigo de tiuj efektproduktoj. Ili povas nur esti forigitaj profunde en la teron aŭ en la maron for de la marbordo.
Nuklea elektrocentro havas ĉefe kvar komponentojn.
Nuklea reaktoro
Varmkonsilanto
Vaporturnilo
Alternatoro
Diskutu tiujn komponentojn unu po unu:
En nuklea reaktoro, U235 estas submetita al nuklea fendo. Ĝi kontrolas la lanĉitan lanĉreagon, kiam la fendo farigas. La lanĉreago devas esti kontrolata, alie la rapido de liberigita energio estos rapida, kaj povas esti alta ŝanco de eksplozo. En nuklea fendo, la nukleoj de nuklea fuelo, kiel U235 estas bombitaj per malrapida fluo de neutronoj. Pro tiu bombado, la nukleoj de Uranio estas rompitaj, kio kaŭzas la eldonon de grandega varma energio, kaj dum la rompo de nukleoj, numero de neutronoj estas emisitaj.
Tiuj emisitaj neutronoj estas nomitaj fendneutronoj. Tiuj fendneutronoj kaŭzas pluajn fendojn. Pluaj fendoj kreos pli da fendneutronoj, kiuj denove akcelas la rapidon de fendo. Tio estas kumula procezo.
Se la procezo ne estas kontrolata, en tre mallonga tempo la rapido de fendo iĝos tiel alta, ke ĝi liberos tiom grandan kvanton de energio, ke povas esti danĝera eksplozo. Tiu kumula reago estas nomata lanĉreago. Tiu lanĉreago povas nur esti kontrolata per forigo de fendneutronoj el nuklea reaktoro. La rapidon de la fendo povas esti kontrolata per ŝanĝo de la rapidon de forigo de fendneutronoj el reaktoroj.
Nuklea reaktoro estas cilindra formata stunta premvektoro. La fuelobastonj estas faritaj el nuklea fuelo, nome Uranio, kies moderantoj, kiuj estas ĝenerale faritaj el grafito, kovras la fuelobastonj. La moderantoj malrapidigas la neutronojn antaŭ la kolizio kun uraniaj nukleoj. La kontrolbastonj estas faritaj el kadmi, ĉar kadmo estas forta absorbo de neutronoj.
La kontrolbastonj estas enmetitaj en la fenda ĉambro. Tiuj kadmaj kontrolbastonj povas esti premiĝantaj malsupren kaj tirantaj supren laŭ bezono. Kiam tiuj bastonj estas sufiĉe premiĝintaj malsupren, la plejmulto de fendneutronoj estas absorbataj de tiuj bastonj, do la lanĉreago haltas. Denove, dum la kontrolbastonj estas tiritaj supren, la disponobleco de fendneutronoj iĝas pli alta, kio pligrandigas la rapidon de lanĉreago.
Do, estas klare, ke per regado de la pozicio de la kontrolbastonj, la rapidon de nuklea reago povas esti kontrolata, kaj konsekvence la generado de elektra energio povas esti kontrolata laŭ ŝarĝpeto. En praktiko, la premado kaj tirado de kontrolbastonj estas kontrolata per aŭtomata retroalimenta sistemo laŭ ŝarĝbezonaj. Ĝi ne estas kontrolata manue. La varmo liberigita dum nuklea reago estas portata al la varmkonsilanto per mezo de refrezhaĵo konsistanta el sodmetaalo.
En varmkonsilanto, la varmo portata de sodmetaalo estas dissendita en akvon, kaj akvo estas konvertita al alta-prema vaporo ĉi tie. Post liberigo de varmo en akvon, la sodmetaala refrezhaĵo revenas al la reaktoro per mezo de cirkuladopompo.
En nuklea elektrocentro, la vaporturnilo ludas la saman rolon kiel karbonelektra centra. La vaporo drivas la turnilon en la sama maniero. Post farado de sia laboro, la elpuŝita vaporo venas en vaporakondensilon, kie ĝi estas kondensita por provizi spacon al la vaporo post ĝi.
