Nuklearna elektrana ili nuklearna elektrane

Možemo generisati električnu energiju putem nuklearne snage. U nuklearnoj elektrani, električna energija se generiše putem nuklearnih reakcija. Ovdje, teške radioaktivne elemente, poput Uranijuma (U235) ili Torijuma (Th232), podvrgavaju nuklearnom fisiju. Ova fisija se vrši u posebnom uređaju zvanom reaktor.

Šta je nuklearna fisija?

U procesu fije, jedra teških radioaktivnih atoma razbijaju se na dva gotovo jednaka dijela. Tijekom ovog razbijanja jedara, oslobađa se ogromna količina energije. Ovo oslobađanje energije je posljedica deficita mase. To znači da će ukupna masa početnog proizvoda biti smanjena tijekom fije. Taj gubitak mase tijekom fije pretvara se u toplinsku energiju prema poznatoj Einsteinove jednačini.

Osnovni princip nuklearne elektrane je isti kao i konvencionalne termoelektrane. Jedina razlika je u tome što umjesto topline generirane izgorijevanjem ugljena, ovdje u nuklearnoj elektrani, toplina generirana nuklearnom fisijom koristi se za proizvodnju pare iz vode u kotlu. Ta para se koristi za pogon parne turbine.

Ova turbina je glavni pokretni motor alternatora. Alternator generiše električnu energiju. Iako dostupnost nuklearnog goriva nije velika, veoma mala količina nuklearnog goriva može generirati ogromnu količinu električne energije.

To je jedinstvena karakteristika nuklearne elektrane. Jedan kg uranijuma ekvivalentan je 4500 metričnih tona visokokvalitetnog ugljena. To znači da potpuna fisija 1 kg uranijuma može proizvesti toliko topline koliko bi proizvelo potpuno izgorijevanje 4500 metričnih tona visokokvalitetnog ugljena.

Zbog toga, iako je nuklearno gorivo puno skuplje, troškovi nuklearnog goriva po jedinici električne energije su ipak niži od troškova energije generirane pomoću drugih goriva poput ugljena i dizela. Da bi se suočilo sa krizom konvencionalnog goriva u današnjem dobu, nuklearne elektrane mogu biti najprikladniji alternativni izbor.

Prednosti nuklearne elektrane

1. Kao što smo rekli, potrošnja goriva u ovoj elektrani je vrlo niska, stoga je trošak proizvodnje jedne jedinice energije manji nego kod drugih konvencionalnih metoda proizvodnje energije. Količina nuklearnog goriva koja je potrebna takođe je manja.

2. Nuklearna elektrana zauzima mnogo manje prostora u usporedbi s drugim konvencionalnim elektranama iste snage.

3. Ova elektrana ne zahtijeva puno vode, stoga nije nužno graditi postrojvu blizu prirodnih izvora vode. Takođe, ne zahtijeva veliku količinu goriva, stoga nije nužno graditi postrojvu blizu ugljenog rudnika ili mjesta gdje su dostupne dobre transportne opcije. Zbog toga, nuklearna elektrana može biti izgrađena vrlo blizu centra opterećenja.

4. Postoji veliki zalihi nuklearnog goriva širom svijeta, stoga takve postrojve mogu osigurati nastavak opskrbe električnom energijom za dolazeće hiljade godina.

Nedostaci nuklearne elektrane

1. Gorivo nije lako dostupno i vrlo je skupo.

2. Početni troškovi izgradnje nuklearne elektrane su vrlo visoki.

3. Erekcija i komisioniranje ove postrojve su puno složeniji i sofisticiraniji od drugih konvencionalnih elektrana.

4. Produkti fije su radioaktivni prirode, i mogu uzrokovati visoku radioaktivnu zagađenost.

5. Troškovi održavanja su viši, a broj stručnjaka potrebnih za upravljanje nuklearnom elektranom je puno veći jer su potrebni stručno obučeni ljudi.

6. Nagla promjena opterećenja ne može se učinkovito obraditi u nuklearnim elektranama.

7. Jer su produkti nuklearnih reakcija visoko radioaktivni, to je veliki problem za njihovo otpuštanje. Mogu se ispuštati duboko unutar zemlje ili u more daleko od obale.

Različite komponente nuklearne elektrane

Nuklearna elektrana ima glavno četiri komponente.

1. Nuklearni reaktor

2. Razmjenjivač toplote

3. Parna turbina

4. Alternator

Hajde da raspravimo o ovim komponentama jedna po jedna:

Nuklearni reaktor

U nuklearnom reaktoru, Uranijum 235 podvrgava se nuklearnoj fiji. Kontroluje lančanu reakciju koja započinje kada se fija obavi. Lančana reakcija mora biti kontrolirana, inače brzina oslobađanja energije bi bila velika, a postojao bi veliki rizik od eksplozije. U nuklearnoj fiji, jedra nuklearnog goriva, poput U235, bombardiraju se sporim tokom neutrona. Zbog ovog bombardiranja, jedra Uranijuma se razbijaju, što dovodi do oslobađanja ogromne količine toplinske energije, a tijekom razbijanja jedara emitira se i broj neutrona.

Emitirani neutroni zovu se fizijski neutroni. Ovi fizijski neutroni uzrokuju daljnju fiju. Daljnja fija stvara još fizijskih neutrona koji ponovno ubrzavaju brzinu fije. Ovo je kumulativni proces.

Ako se proces ne kontrolira, u vrlo kratkom vremenu brzina fije postaje toliko velika da bi oslobodila ogromnu količinu energije, što bi moglo dovesti do opasne eksplozije. Ovaj kumulativni proces zove se lančana reakcija. Ova lančana reakcija može se kontrolirati samo uklanjajući fizijske neutrona iz nuklearnog reaktora. Brzina fije može se kontrolirati mijenjanjem brzine uklanjanja fizijskih neutrona iz reaktora.

Nuklearni reaktor je cilindričnog oblika, stitni, visokotlačni rezervoar. Gorivne štapiće napravljene su od nuklearnog goriva, tj. Uranijuma, moderatori, koji su obično napravljeni od grafitne pokrivača, pokrivaju gorivne štapiće. Moderatori usporavaju neutrona prije sudara s jedrima Uranijuma. Kontrolni štapići su napravljeni od kadmi