Stesen Kuasa Nuklear atau Kilang Kuasa Nuklear

Kita boleh menghasilkan tenaga elektrik melalui tenaga nuklear. Di dalam stesen janakuasa nuklear, tenaga elektrik dihasilkan melalui reaksi nuklear. Di sini, unsur radioaktif berat seperti Uranium (U235) atau Thorium (Th232) dipaparkan kepada pembelahan nuklear. Pembelahan ini dilakukan dalam peralatan khas yang dipanggil reaktor.

Apakah pembelahan nuklear?

Dalam proses pembelahan, inti atom-atom radioaktif berat itu pecah menjadi dua bahagian yang hampir sama. Semasa pemecahan inti ini, sejumlah besar tenaga dilepaskan. Pelepasan tenaga ini disebabkan oleh defek jisim. Ini bermaksud jumlah jisim produk awal akan berkurang semasa pembelahan. Kehilangan jisim semasa pembelahan ini ditukar menjadi tenaga haba mengikut persamaan terkenal yang ditetapkan oleh Albert Einstein.

Prinsip asas stesen janakuasa nuklear adalah sama dengan stesen janakuasa termikal konvensional. Perbezaannya hanya pada penggunaan haba yang dihasilkan daripada pembakaran arang, di sini, dalam stesen janakuasa nuklear, haba yang dihasilkan daripada pembelahan nuklear digunakan untuk menghasilkan wap dari air di ketuhar. Wap ini digunakan untuk menggerakkan turbin wap.

Turbin ini adalah pengegerak utama alternator. Alternator ini menghasilkan tenaga elektrik. Walaupun, ketersediaan bahan api nuklear tidak banyak, tetapi jumlah kecil bahan api nuklear boleh menghasilkan jumlah tenaga elektrik yang besar.

Ini adalah ciri unik stesen janakuasa nuklear. Satu kg uranium setara dengan 4500 tan batubara berkualiti tinggi. Ini bermaksud pembelahan lengkap 1 kg uranium boleh menghasilkan haba sebanyak yang dapat dihasilkan oleh pembakaran lengkap 4500 tan batubara berkualiti tinggi.

Oleh itu, walaupun bahan api nuklear lebih mahal, kos bahan api nuklear per unit tenaga elektrik masih lebih rendah daripada kos tenaga yang dihasilkan melalui bahan api lain seperti arang dan diesel. Untuk mengatasi krisis bahan api konvensional pada era kini, stesen janakuasa nuklear boleh menjadi alternatif yang paling sesuai.

Kelebihan Stesen Janakuasa Nuklear

1. Seperti yang kita katakan, penggunaan bahan api di stesen ini sangat rendah, dan oleh itu, kos untuk menghasilkan satu unit tenaga adalah jauh lebih rendah daripada kaedah penghasilan tenaga konvensional lain. Jumlah bahan api nuklear yang diperlukan juga kurang.

2. Stesen janakuasa nuklear menduduki ruang yang jauh lebih kecil berbanding stesen janakuasa konvensional lain dengan kapasiti yang sama.

3. Stesen ini tidak memerlukan banyak air, oleh itu tidak perlu dibina berdekatan dengan sumber air semula jadi. Ini juga tidak memerlukan jumlah bahan api yang besar, oleh itu tidak perlu dibina berdekatan dengan tambang arang atau tempat di mana kemudahan pengangkutan yang baik tersedia. Oleh itu, stesen janakuasa nuklear boleh didirikan sangat dekat dengan pusat beban.

4. Terdapat deposit bahan api nuklear yang besar di seluruh dunia, oleh itu stesen-stesen ini boleh menjamin bekalan tenaga elektrik yang berterusan untuk ribuan tahun akan datang.

Kelemahan Stesen Janakuasa Nuklear

1. Bahan api tidak mudah didapati dan sangat mahal.

2. Kos awal untuk membina stesen janakuasa nuklear adalah sangat tinggi.

3. Pemasangan dan komisioning stesen ini jauh lebih rumit dan canggih daripada stesen janakuasa konvensional lain.

4. Hasil sampingan pembelahan bersifat radioaktif, dan boleh menyebabkan pencemaran radioaktif yang tinggi.

5. Kos penyelenggaraan lebih tinggi dan tenaga kerja yang diperlukan untuk menjalankan stesen janakuasa nuklear agak tinggi kerana orang yang terlatih secara khusus diperlukan.

6. Fluktuasi beban yang tiba-tiba tidak boleh diatasi dengan efisien oleh stesen-stesen nuklear.

7. Kerana hasil sampingan reaksi nuklear sangat radioaktif, ia merupakan masalah yang besar untuk pembuangan hasil sampingan ini. Ia hanya boleh dibuang dalam tanah yang dalam atau di laut jauh dari pantai.

Komponen Berbeza Stesen Janakuasa Nuklear

Stesen janakuasa nuklear mempunyai empat komponen utama.

1. Reaktor nuklear

2. Penukar haba

3. Turbin wap

4. Alternator

Mari kita perbincangkan komponen-komponen ini satu demi satu:

Reaktor Nuklear

Di dalam reaktor nuklear, Uranium 235 dipaparkan kepada pembelahan nuklear. Ia mengawal reaksi berantai yang bermula apabila pembelahan dilakukan. Reaksi berantai mesti dikawal, jika tidak kadar tenaga yang dilepaskan akan cepat, dan ada risiko letupan yang tinggi. Dalam pembelahan nuklear, inti bahan api nuklear, seperti U235, dibombardir oleh aliran neutron yang perlahan. Akibat bombardir ini, inti Uranium pecah, yang menyebabkan pelepasan haba yang sangat besar, dan semasa pemecahan inti, beberapa neutron juga dikeluarkan.

Neutron-neutron yang dikeluarkan ini dipanggil neutron fisi. Neutron fisi ini menyebabkan pembelahan lebih lanjut. Pembelahan lebih lanjut mencipta lebih banyak neutron fisi yang sekali lagi meningkatkan kelajuan pembelahan. Ini adalah proses kumulatif.

Jika proses tidak dikawal, dalam masa yang singkat, kadar pembelahan menjadi sangat tinggi, ia akan melepaskan jumlah tenaga yang sangat besar, dan mungkin ada letupan yang berbahaya. Reaksi kumulatif ini dipanggil reaksi berantai. Reaksi berantai ini hanya boleh dikawal dengan mengeluarkan neutron fisi dari reaktor nuklear. Kelajuan pembelahan boleh dikawal dengan mengubah kadar penghapusan neutron fisi dari reaktor.

Reaktor nuklear adalah silinder tekanan bertekanan. Rod-rod bahan api dibuat daripada bahan api nuklear iaitu Uranium, yang biasanya dibuat daripada grafit menutupi rod-rod bahan api. Moderators melambatkan neutron sebelum tabrakan dengan inti Uranium. Rod-rod kawalan dibuat daripada kadmium kerana kadmium adalah penyerap neutron yang kuat.

Rod-rod kawalan dimasukkan ke dalam bilik fisi. Rod-rod kadmium ini boleh ditekan ke bawah dan ditarik naik mengikut keperluan. Apabila rod-rod ini ditekan ke bawah, kebanyakan neutron fisi diserap oleh rod-rod ini, maka reaksi berantai berhenti. Lagi, apabila rod-rod kawalan ditarik naik, ketersediaan neutron fisi menjadi lebih banyak, yang meningkatkan kadar reaksi berantai.

Oleh itu, jelas bahawa dengan menyesuaikan kedudukan rod-rod kawalan, kadar reaksi nuklear boleh dikawal, dan akibatnya, penghasilan tenaga elektrik boleh dikawal mengikut permintaan beban. Dalam amalan sebenar, pemencetan dan penarikan rod-rod kawalan dikawal oleh sistem maklum balas automatik mengikut keperluan beban. Ia tidak dikawal secara manual. Haba yang dilepaskan semasa reaksi nuklear dibawa ke penukar haba melalui pendingin yang terdiri daripada logam natrium.

Penukar Haba

Di dalam penukar haba, haba yang dibawa oleh logam natrium dilepaskan ke dalam air dan air ditukar menjadi wap bertekanan tinggi di sini. Setelah melepaskan haba ke dalam air, pendingin logam natrium kembali ke reaktor melalui pam pendingin.

Turbin Wap

Dalam stesen janakuasa nuklear, turbin wap memainkan peranan yang sama seperti dalam stesen janakuasa arang. Wap menggerakkan turbin dengan cara yang sama. Setelah melakukan tugasnya, wap yang dikeluarkan masuk ke dalam kondensor wap di mana ia dikondensasikan untuk memberi ruang kepada wap di belakangnya.

Alternator

Sumbangan