چیست ایستگاه برق هسته‌ای

چیست نیروگاه هسته‌ای

نیروگاه هسته‌ای با استفاده از واکنش‌های هسته‌ای، عمدتاً از طریق شکافت هسته‌ای برق تولید می‌کند.

شکافت هسته‌ای

شکافت هسته‌ای اتم‌های سنگین مانند اورانیوم را به قطعات کوچک‌تر تقسیم می‌کند و در این فرآیند مقدار زیادی انرژی آزاد می‌شود.

اجزاء اصلی

در فرآیند شکافت، هسته‌های اتم‌های رادیواکتیو سنگین به دو قسمت تقریباً مساوی تقسیم می‌شوند. در طول این شکستن هسته‌ها، مقدار زیادی انرژی آزاد می‌شود. این آزادسازی انرژی به دلیل یک نقص جرمی است. این بدان معناست که جرم کل محصول اولیه در طول شکافت کاهش می‌یابد. این از دست دادن جرم در طول شکافت بر اساس معادله مشهور آلبرت اینشتین به انرژی حرارتی تبدیل می‌شود.

اصل اساسی یک نیروگاه هسته‌ای همانند یک نیروگاه گرمایی سنتی است. تنها تفاوت این است که به جای استفاده از گرما تولید شده از سوختن زغال‌سنگ، در یک نیروگاه هسته‌ای، گرما تولید شده از شکافت هسته‌ای برای تولید بخار از آب در بویлер استفاده می‌شود. این بخار برای چرخاندن توربین بخار استفاده می‌شود.

این توربین محرک اصلی ژنراتور است. این ژنراتور انرژی الکتریکی تولید می‌کند. با این حال، وجود سوخت هسته‌ای زیاد نیست اما مقدار کمی از سوخت هسته‌ای می‌تواند مقدار زیادی انرژی الکتریکی تولید کند.

این ویژگی منحصر به فرد یک نیروگاه هسته‌ای است. یک کیلوگرم اورانیوم معادل ۴۵۰۰ تن زغال‌سنگ با کیفیت بالا است. این بدان معناست که شکافت کامل یک کیلوگرم اورانیوم می‌تواند به مقداری گرما برساند که از سوختن کامل ۴۵۰۰ تن زغال‌سنگ با کیفیت بالا تولید می‌شود.

با این حال، سوخت هسته‌ای گران‌تر است، اما هزینه واحد برق تولید شده توسط آن کمتر از زغال‌سنگ یا دیزل است. نیروگاه‌های هسته‌ای جایگزین مناسبی برای حل بحران سوخت سنتی فعلی هستند.

مزایا

• مصرف سوخت در نیروگاه‌های هسته‌ای پایین است که باعث می‌شود هزینه تولید برق کمتر از روش‌های دیگر باشد. نیروگاه‌های هسته‌ای به سوخت کمتری نیاز دارند.

• یک نیروگاه هسته‌ای مساحت کمتری نسبت به نیروگاه‌های سنتی دیگر با ظرفیت مشابه دارد.

• این نیروگاه به مقدار زیادی آب نیاز ندارد، بنابراین لازم نیست که نزدیک منابع طبیعی آب ساخته شود. این نیروگاه همچنین به مقدار زیادی سوخت نیاز ندارد، بنابراین لازم نیست که نزدیک یک معدن زغال‌سنگ یا مکانی با امکانات حمل و نقل خوب ساخته شود. به دلیل این موضوع، نیروگاه هسته‌ای می‌تواند بسیار نزدیک به مرکز بار قرار گیرد.

• موجودیت‌های زیادی از سوخت هسته‌ای در سراسر جهان وجود دارد بنابراین این نیروگاه‌ها می‌توانند تأمین مداوم انرژی الکتریکی را برای هزاران سال آینده تضمین کنند.

معایب

• سوخت به راحتی در دسترس نیست و بسیار گران است.

• هزینه اولیه ساخت یک نیروگاه هسته‌ای بسیار بالاست.

• نصب و راه‌اندازی این نیروگاه بسیار پیچیده‌تر و پیشرفته‌تر از نیروگاه‌های سنتی دیگر است.

• محصولات جانبی شکافت رادیواکتیو هستند و ممکن است آلودگی رادیواکتیو بالایی ایجاد کنند.

• هزینه نگهداری بالاتر است و نیروی انسانی مورد نیاز برای اداره یک نیروگاه هسته‌ای بسیار بالاتر است چون نیاز به افراد تخصصی آموزش دیده است.

• نوسانات ناگهانی بار را نمی‌توان به صورت موثر توسط نیروگاه‌های هسته‌ای مدیریت کرد.

• به دلیل اینکه محصولات جانبی واکنش‌های هسته‌ای بسیار رادیواکتیو هستند، تخلیه این محصولات یک مشکل بزرگ است. این محصولات فقط می‌توانند در داخل زمین یا در دریا دور از ساحل تخلیه شوند.