Maaaring bumuo ng electrical power sa pamamagitan ng nuclear power. Sa nuclear power station, ginagawa ang electrical power sa pamamagitan ng nuclear reaction. Dito, ang mga matatayog na radioactive elements tulad ng Uranium (U235) o Thorium (Th232) ay pinapailalim sa nuclear fission. Ang fission na ito ay ginagawa sa isang espesyal na aparato na tinatawag na reactor.
Sa proseso ng fission, ang mga nukleyus ng matatayog na radioactive atoms ay binabago sa dalawang halos pantay na bahagi. Sa panahon ng pagbubura ng mga nukleyus, inilalabas ang malaking dami ng enerhiya. Ang paglabas ng enerhiyang ito ay dahil sa mass defect. Ibig sabihin, ang kabuuang masa ng unang produkto ay maaaring mabawasan sa panahon ng fission. Ang pagkawala ng masa sa panahon ng fission ay inililipat sa heat energy ayon sa kilalang equation ni Albert Einstein.
Ang pangunahing prinsipyong ng isang nuclear power station ay pareho sa isang conventional thermal power station. Ang tanging pagkakaiba lamang ay, sa halip na gumamit ng init na lumilikha dahil sa coal combustion, dito sa isang nuclear power plant, ang init na lumilikha dahil sa nuclear fission ang ginagamit upang lumikha ng steam mula sa tubig sa boiler. Ang steam na ito ay ginagamit upang i-drive ang steam turbine.
Ang turbine na ito ang pangunahing mover ng alternator. Ang alternator na ito ang nag-generate ng electrical energy. Bagama't ang availability ng nuclear fuel ay hindi masyadong marami, ang napakaliit na dami ng nuclear fuel ay maaaring bumuo ng malaking dami ng electrical energy.
Ito ang natatanging tampok ng isang nuclear power plant. Ang isang kg ng uranium ay katumbas ng 4500 metric tons ng high-grade coal. Ibig sabihin, ang kompletong fission ng 1 kg uranium ay maaaring lumikha ng ganitong dami ng init kung saan maaaring lumikha ng kompletong pagsunog ng 4500 metric tons high-grade coal.
Dahil dito, bagama't ang nuclear fuel ay mas mahal, ang cost ng nuclear fuel per unit electrical energy ay parin mas mababa kaysa sa cost ng energy na lumilikha sa pamamagitan ng ibang fuel tulad ng coal at diesel. Upang makatugon sa conventional fuel crisis sa kasalukuyang panahon, ang mga nuclear power stations ay maaaring ang pinakasapat na alternatibo.
Tulad ng sinabi namin, ang fuel consumption sa power station na ito ay napakaliit at kaya, ang cost para sa pag-generate ng isang unit ng energy ay napakaliit kaysa sa ibang conventional power generation methods. Ang dami ng nuclear fuel na kinakailangan ay din napakaliit.
Ang isang nuclear power station ay okupado ng mas maliit na lugar kumpara sa ibang conventional power stations ng parehong kapasidad.
Ang estasyong ito ay hindi nangangailangan ng maraming tubig, kaya hindi rin ito nangangailangan ng pagtayo ng planta malapit sa natural sources of water. Hindi rin ito nangangailangan ng malaking dami ng fuel, kaya hindi rin ito nangangailangan ng pagtayo ng planta malapit sa coal mine o sa lugar kung saan magagandang transport facilities ang available. Dahil dito, ang nuclear power station ay maaaring itayo malapit sa load center.
Mayroong malaking deposito ng nuclear fuel sa buong mundo kaya ang mga plants na ito ay maaaring siguruhin ang patuloy na supply ng electrical energy para sa mga darating na libong taon.
Ang fuel ay hindi madaling makukuha at ito ay napakamahal.
Ang initial cost ng pagtatayo ng isang nuclear power station ay napakataas.
Ang erection at commissioning ng planta na ito ay mas komplikado at mas sophisticated kumpara sa ibang conventional power stations.
Ang mga by-products ng fission ay radioactive sa nature, at ito ay maaaring magdulot ng mataas na radioactive pollution.
Ang maintenance cost ay mas mataas at ang manpower na kailangan upang patakboin ang isang nuclear power plant ay mas mataas dahil ang mga specialist trained people ang kailangan.
Ang biglaang pagbabago ng load ay hindi maaring ma-meet up efficiently ng mga nuclear plants.
Bilang mga by-products ng nuclear reactions ay highly radioactive, ito ay isang napakalaking problema para sa disposal ng mga by-products na ito. Ito lamang maaaring itapon sa loob ng lupa o sa dagat malayo sa seashore.
Ang isang nuclear power station ay may pangunahing apat na komponente.
Nuclear reactor
Heat exchanger
Steam turbine
Alternator
Hayaan nating talakayin ang mga komponente na ito isa-isa:
Sa isang nuclear reactor, ang Uranium 235 ay pinapailalim sa nuclear fission. Ito ay kontrola ang chain reaction na simula kapag ang fission ay ginawa. Ang chain reaction ay dapat kontrolin, kung hindi, ang rate ng energy na ilalabas ay mabilis, maaaring may mataas na posibilidad ng pagsabog. Sa nuclear fission, ang mga nukleyus ng nuclear fuel, tulad ng U235 ay bombarded ng slow flow ng neutrons. Dahil sa pagbombard, ang mga nukleyus ng Uranium ay nabubura, na nagdudulot ng paglabas ng malaking dami ng heat energy at sa panahon ng pagbubura ng mga nukleyus, ang ilang bilang ng neutrons ay inilalabas din.
Ang mga inilabas na neutrons na ito ay tinatawag na fission neutrons. Ang mga fission neutrons na ito ay nagdudulot ng karagdagang fission. Ang karagdagang fission ay lumilikha ng higit pang fission neutrons na muli ay nag-accelerate sa bilis ng fission. Ito ay isang cumulative process.
Kung ang proseso ay hindi kontrolado, sa isang napakaliliit na oras, ang rate ng fission ay naging sobrang mataas, ito ay ilalabas ng sobrang dami ng energy, maaaring may mapanganib na pagsabog. Ang cumulative reaction na ito ay tinatawag na chain reaction. Ang chain reaction na ito ay maaari lamang kontrolin sa pamamagitan ng pag-alis ng fission neutrons mula sa nuclear reactor. Ang bilis ng fission ay maaaring kontrolin sa pamamagitan ng pagbabago ng rate ng pag-alis ng fission neutrons mula sa reactors.
Ang isang nuclear reactor ay isang cylindrical shaped stunt pressure vessel. Ang fuel rods ay gawa ng nuclear fuel, na ang Uranium moderates, na karaniwang gawa ng graphite cover ang fuel rods. Ang moderators ay binabagal ang neutrons bago ang collision sa nuclei ng uranium. Ang control rods ay gawa ng cadmium dahil ang cadmium ay isang malakas na absorber ng neutrons.
Ang control rods ay inilalagay sa fission chamber. Ang mga cadmium control rods na ito ay maaaring itulak pababa at i-pull up depende sa kailangan. Kapag ang mga ito ay itulak pababa, ang karamihan sa fission neutrons ay inabsorb ng mga ito, kaya ang chain reaction ay tumitigil. Muli, habang ang controls rods ay i-pull up, ang availability ng fission neutrons ay naging mas marami na nag-iincrease sa rates ng chain reaction.
Kaya, malinaw na sa pamamagitan ng pag-adjust ng posisyon ng control rods, ang rate ng nuclear reaction ay maaaring kontrolin at kaya ang pag-generate ng electrical power ay maaaring kontrolin depende sa load demand. Sa aktwal na practice, ang pushing at pulling ng control rods ay kontrolado ng automatic feedback system depende sa kailangan ng load. Hindi ito kontrolado manually. Ang init na ilalabas sa panahon ng nuclear reaction ay inilalabas sa heat exchanger sa pamamagitan ng coolant na consist ng sodium metal.
Sa isang heat exchanger, ang init na inilalabas ng sodium metal ay dissipated sa tubig at ang tubig ay inililipat sa high-pressure steam dito. Pagkatapos ng pag-release ng init sa tubig, ang sodium metal coolant ay bumabalik sa reactor sa pamamagitan ng coolant circulating pump.
Sa isang nuclear power plant, ang steam turbine ay gumaganap ng parehong papel bilang isang coal power plant. Ang steam ay nagdradrive ng turbine sa parehong paraan. Pagkatapos ng paggawa nito, ang exhaust steam ay pumapasok sa isang steam condenser kung saan ito ay kondensado upang magbigay ng puwang sa steam na nasa likod nito.
