תחנת כוח גרעינית או מפעל כוח גרעיני

ניתן לייצר חשמל באמצעות אנרגיה גרעינית. בתחנת כוח גרעינית, מיוצרת אנרגיה חשמלית באמצעות תגובה גרעינית. כאן, אלמנטים רדיואקטיביים כבדים כמו אורניום (U235) או תוריום (Th232) מופרדים בתגובה של פיצול גרעיני. הפיצול מתבצע במכשיר מיוחד הנקרא ריאקטור.

מהו פיצול גרעיני?

בפרוצס הפיצול, גרעיני האטומים הרדיואקטיביים הכבדים נבקעים לשני חלקים כמעט שווים. במהלך פריצת הגרעין, משוחררת כמות עצומה של אנרגיה. השחרור של אנרגיה זו נובע מהפחתה במסה. כלומר, מסת המוצר ההתחלתי תרד במהלך הפיצול. ההפסד במסה במהלך הפיצול מתמצע לאנרגיית חום בהתאם למשוואת איינשטיין המפורסמת.

העקרון הבסיסי של תחנת כוח גרעינית הוא אותו עיקרון כמו תחנת כוח טרמית קונבנציונלית. ההבדל היחיד הוא שהמקום בו משתמשים בחום שנוצר עקב שריפת פחם, כאן בתחנת כוח גרעינית, משתמשים בחום שנוצר עקב פיצול גרעיני כדי לייצר קיטור ממים בקטר. הקיטור הזה משמש להפעלת טורבינת קיטור.

טורבינה זו היא המניע הראשי של האלטרנטור. האלטרנטור מייצר אנרגיה חשמלית. למרות שהזמינות של דלק גרעיני אינה רבה, כמות קטנה מאוד של דלק גרעיני יכולה לייצר כמות עצומה של אנרגיה חשמלית.

זו היא התכונה הייחודית של תחנת כוח גרעינית. קילוגרם אחד של אורניום שקול ל-4500 טונות של פחם איכותי. כלומר, הפיצול המלא של קילוגרם אורניום יכול לייצר כמות חום זהה לכמות החום שנוצרת מהשריפה המלאה של 4500 טונות של פחם איכותי.

לכן, למרות שהדלק הגרעיני יקר יותר, עלות הדלק הגרעיני לעודת אנרגיה חשמלית עדיין נמוכה מאותו עלות עבור אנרגיה שנוצרת באמצעות דלקים אחרים כמו פחם ודיזל. כדי להתמודד עם משבר הדלקים הקונבנציונלי בעידן הנוכחי, תחנות כוח גרעיניות יכולות להיות החלופה המתאימה ביותר.

יתרונות של תחנת כוח גרעינית

1. כפי שאמרנו, צריכת הדלק בתחנה זו היא נמוכה מאוד ולכן, עלות יצירה של יחידה אחת של אנרגיה היא הרבה פחותה ממתודות יצירה קונבנציונליות אחרות. כמות הדלק הנדרשת גם היא קטנה.

2. תחנת כוח גרעינית אוכלסת מרחב הרבה יותר קטן בהשוואה לתחנות כוח קונבנציונליות אחרות באותו סך מתח.

3. תחנה זו אינה דורשת כמות גדולה של מים, לכן אין צורך לבנות את המתקן ליד מקורות מים טבעיים. בנוסף, מכיוון שאין צורך בכמות גדולה של דלק, אין צורך לבנות את המתקן ליד מכרה פחם או במקום שבו ישנן תצורות תחבורה טובות. בשל כך, ניתן לבנות את תחנת הכוח הגרעינית קרוב מאוד למרכז העומס.

4. ישנם מרבצי דלק גרעיני גדולים ברחבי העולם ולכן, מתקנים אלה יכולים להבטיח אספקה מתמשכת של אנרגיה חשמלית לאלפי שנים הבאות.

חסרונות של תחנת כוח גרעינית

1. הדלק אינו זמין בקלות והוא יקר מאוד.

2. עלות הקמת תחנת כוח גרעינית היא גבוהה מאוד.

3. הצבת והקמת המתקן הם מורכבים ומתקדמים יותר מאשר תחנות כוח קונבנציונליות אחרות.

4. התוצרים של הפיצול הם רדיואקטיביים בטבע ויכולים לגרום לזיהום רדיואקטיבי גבוה.

5. עלות החזקה גבוהה יותר ואנשי המפתח הנדרשים להפעלת תחנת כוח גרעינית הם רבים יותר כי נדרשים אנשים מומחים מוכשרים.

6. הנתקות פתאומיות של עומס לא ניתן להגיבו בצורה יעילה על ידי תחנות הכוח הגרעיניות.

7. מאחר והתוצרים של התגובות הגרעיניות הם רדיואקטיביים מאוד, זהו בעיה גדולה להיפטר מתוצרי הזבל הללו. ניתן להיפטר מהם רק עמוק בתוך הקרקע או באוקיינוס הרחק מהחוף.

רכיבים שונים של תחנת כוח גרעינית

תחנת כוח גרעינית כוללת בעיקר ארבעה רכיבים.

1. ריאקטור גרעיני

2. מעביר חום

3. טורבינת קיטור

4. אלטרנטור

בואו נדון ברכיבים אלו אחד אחד:

ריאקטור גרעיני

בריאקטור גרעיני, אורניום 235 עובר פיצול גרעיני. הוא מפקח על רצף התגובה שמתחיל כאשר מבוצע הפיצול. חייבים לשלוט על רצף התגובה אחרת קצב שחרור האנרגיה יהיה מהיר ועשוי להיות סיכון גבוה להתפוצצות. בפיצול גרעיני, גרעיני הדלק הגרעיני, כגון U235, מופרדים על ידי זרם איטי של ניטרונים. כתוצאה מהפגיעה הזו, גרעיני האורניום נשברים, מה שגורם לשחרור אנרגיה חום עצומה וczas פיצול הגרעין, מספר ניטרונים נפלטים.

הניטרונים הנפלטים נקראים ניטרוני פיצול. ניטרונים אלה גורמים לפיצול נוסף. פיצול נוסף יוצר עוד ניטרוני פיצול שמחזקים שוב את מהירות הפיצול. זהו תהליך מצטבר.

אם התהליך אינו מושלט, תוך זמן קצר מאוד קצב הפיצול יהפוך כל כך גבוה עד שישחרר כמות עצומה של אנרגיה ועשוי להיות סיכון גבוה להתפוצצות. רצף התגובה המצטבר הזה נקרא רצף תגובה. ניתן לשלוט ברצף התגובה רק על ידי הסרת ניטרוני הפיצול מהריאקטור. ניתן לשלוט במהירות הפיצול על ידי שינוי קצב הסרת ניטרוני הפיצול מהריאקטורים.

ריאקטור גרעיני הוא צילינדר לחץ סטנטי.捧哏：你好像突然从希伯来语转到了中文，我们继续用希伯来语翻译剩下的部分吧。

הריאקטור הגרעיני הוא צילינדר לחץ סטנטי. מוטות הדלק עשויים מדלק גרעיני, כלומר אורניום, מכסים את מוטות הדלק. המותגים מפחיתים את מהירות הניטרונים לפני התנגשותם עם גרעיני האורניום. מוטות השליטהbuat dari kadmium karena kadmium adalah penyerap neutron yang kuat.

מוטות השליטה מוכנסים לתוך תא הפיצול. מוטות הקadmium יכולים להישאב ולצאת לפי הצורך. כאשר מושכים אותם מספיק, רוב הניטרוני הפיצול נספגים על ידי המוטות, ובכך מפסיקים את רצף התגובה. שוב, כאשר מושכים את מוטות השליטה, זמינות הניטרוני הפיצול מגבירה את קצב רצף התגובה.

לכן, ברור שבה kontrola את מיקום מוטות השליטה, ניתן לשלוט בקצב התגובה הגרעינית ובתורו לשלוט בייצור האנרגיה החשמלית בהתאם לדרישה של העומס. בפועל, הדחיפה והמשיכה של מוטות השליטה נשלטות על ידי מערכת משוב אוטומטית בהתאם לצורך העומס. זה לא נשלט באופן ידני. החום המשוחרר במהלך התגובה הגרעינית נישא למעביר החום באמצעות נוזל מזער שהוא מימן מתכת.

מעביר חום

במעביר החום, החום הנישא על ידי מימן מתכת מפוזר במים והמים מתמירים לקיטור בלחץ גבוה כאן. לאחר שחרור החום במים, מימן המתכת חוזר לריאקטור באמצעות משאבת מעבר נוזל.

טורבינת קיטור

בטורבינת קיטור בתחנת כוח גרעינית, תפקיד הטורבינה זהה לתפקיד הטורבינה בתחנת כוח פחם. הקיטור מפעיל את הטורבינה באותה דרך. לאחר שהטורבינה מבצעת את מלאכה, הקיטור המוחזר נכנס לקונדנסר קיטור שבו הוא מתמיס כדי לתת מקום לקיטור מאחוריו.

אלטרנטור