Электр энергияны ядролык энергия арқылы өндіру мүмкін. Ядролык электр станциясында, ядролык реакция арқылы электр энергия өндіріледі. Мұнда, уран (U235) же торий (Th232) сияқты күшейтетін радиоактивті элементтер ядролык фиссияға түскен. Бұл фиссия реактор деп аталатын арнайы аппаратта жүзеге асырылады.
Фиссия процесінде, радиоактивті атомдардың ядросы екі деңгейле бөлінеді. Ядро бөлінетін кезде, зор өлшемде энергия шығады. Бұл энергияның шығуы массаның жоюына байланысты. Басқа айтқанда, бастапқы продукттың жалпы массасы фиссия кезінде азайады. Фиссия кезінде массаның жоюы Альберт Эйнштейн табылған теңдеу бойынша жылу энергиясына айналады.
Ядролык электр станциясының негізгі принципі адамгерші термоядер электр станциясымен бірдей. Ең маңызды айырмашылығы, камыштың жылуын пайдалану орнына, ядролык электр станциясында ядролык фиссия арқылы пайда болған жылу суын парға айналдыру болады. Бұл пар пар-турбинасын айналдыратын ресурстар үшін қолданылады.
Бұл турбина альтернатордың негізгі көтерушісі. Альтернатор электр энергиясын өндіреді. Халықаралық барлық жағдайда, ядролык горюч материалдардың қол жетімділігі зор, бірақ аз мөлшері бар ядролык горюч материалдар зор өлшемде электр энергиясын өндіре алады.
Бұл ядролык электр станциясының ғана қасиеті. 1 кг уран 4500 тонна жогары сапалы камышқа бағынады. Басқа айтқанда, 1 кг урандың толық фиссиясы 4500 тонна жогары сапалы камыштың толық жылуына бағынады.
Сонымен, ядролык горюч материалдар қымбат болса да, ядролык горюч материалдардың бір энергия бірлігіне қосылатын құны басқа горюч материалдар, мисалы, камыш және дизельден төмен. Кезекті горюч материал кризисті шешу үшін, ядролык электр станциялары ең ыңғайлы альтернативалар болып табылады.
Біз айтқандай, бұл электр станцияда горюч материалдардың қолданылуы өте аз, сонымен, бір энергия бірлігін өндіру үшін құны өте төмен. Горюч материалдардың қажетті мөлшері де өте аз.
Ядролык электр станциясының ауданы басқа электр станцияларына салыстырмалы өте кіші болады.
Бұл станция өте көп су қажет емес, сондықтан, оны су құбырларының жақындағы жерде құрылған жеткізме жүйелеріне және қол жетімді транспорт қызметтеріне қатысты. Сондықтан, ядролык электр станциясы жүктің орталығына өте жақын жерде құрылған.
Дүниежүзінде ядролык горюч материалдардың өте көп жиналғаны қолданылады, сондықтан, электр энергиясының өнертегі қол жетімділігі менен өте уақыт үстінде қамтылған.
Горюч материалдар қол жетімді емес және өте қымбат.
Ядролык электр станциясын құру өте қымбат болады.
Бұл станцияны құру және эксплуатациялау басқа электр станцияларына салыстырмалы өте татаулы және қиын.
Фиссия арқылы пайда болған өнімдер радиоактивті болады, сондықтан, радиоактивті загрязнение пайда болуы мүмкін.
Қызмет ету құны жоғары және ядролык электр станциясын іске қосу үшін өте көп жұмысшы қажет, себебі, қажетті специалисттер қажет.
Жүктің тез өзгеруін ядролык электр станциясы тиімді түрде қолдау етпейді.
Нуклеарлық реакциялардың өнімдері өте радиоактивті, сондықтан, оларды жою өте қиын проблема. Оларды жерге немесе теңізге жою қажет.
Ядролык электр станциясының негізгі төрт компоненті бар.
Ядролык реактор
Жылу алмастырушы
Пар-турбина
Альтернатор
Енді бұл компоненттерді бірден бір түрлі түсіндіреміз:
Ядролык реакторда, Уран 235 ядролык фиссияға түсетін. Бұл реактор фиссия басталғанда цепь реакциясын басқарады. Цепь реакциясын басқара алмайтын жағдайда, энергия шығуының жылдамдығы өте жоғары болады, бұл взрыв қауіпсіздігін арттырады. Ядролык фиссиада, U235 сияқты ядролык горюч материалдардың ядролары торможылған нейтрондармен бомбардировкадан өтуіне байланысты. Бұл бомбардировка урандың ядроларын бөлетіні, бұл зор өлшемде жылу энергиясын шығаратын. Ядролардың бөлінетін кезде, бірнеше нейтрондар шығады.
Шыққан нейтрондар фиссия нейтрондар деп аталады. Бұл фиссия нейтрондар тереңірек фиссианы жаратады. Тереңірек фиссия бірнеше фиссия нейтрондарды жасайды, бұл фиссияның жылдамдығын жаңартады. Бұл кумулятив процесс.
Процесс басқарылмаса, өте аз уақыт ішінде фиссияның жылдамдығы өте жоғары болады, бұл өте зор өлшемде энергия шығаратын, бұл қауіпсіз взрыв қауіпсіздігін арттырады. Бұл кумулятив реакция цепь реакциясы деп аталады. Бұл цепь реакциясы тек ядролык реактордан фиссия нейтрондарын алып тастау арқылы басқарылған. Фиссияның жылдамдығы фиссия нейтрондарын реактордан алып тастау қызметтерін өзгерту арқылы басқарылады.
Ядролык реактор цилиндрлік формадағы басылған құбыр. Горюч материалдар (Уран) жасалған құбырлар графитпен қамтылған. Графит фиссия нейтрондарды урандың ядроларымен салыстырмалы тормозылады. Басқару құбырлары кадмиумдан жасалған, себебі, кадмиум нейтрондарды қолдану үшін өте күшті абсорбер.
Басқару құбырлары фиссия камерасына қойылады. Бұл кадмиум басқару құбырлары қажет болғанда төмен және жоғары алынып, тасталады. Бұл құбырлар қатты төмен алынғанда, көптеген фиссия нейтрондары құбырлар таразында қолданылады, сондықтан, цепь реакциясы тоқтайды. Бұл құбырлар жоғары алынғанда, фиссия нейтрондарының қолданылуы артады, бұл цепь реакциясының жылдамдығын арттырады.
Сонымен, басқару құбырларының орнын өзгерту арқылы, ядролык реакцияның жылдамдығы басқарылады, сондықтан, электр энергиясын өндіру үшін қол жетімділікке қарай басқарылады. Жалпы практикалық қызметте, басқару құбырларының төмен және жоғары алынуы автоматтық фидбек системасы арқылы қол жет
