Energija ir aplinka

Kaip tiksliai veikia atominė energija?

Kaip tiksliai veikia atominė energija?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Atsižvelgiant į visas diskusijas dėl atominių elektrinių, nėra jokių abejonių, kad jos yra nuostabus technologinis pasiekimas. Bet kaip jie tiksliai veikia?

Čia mes trumpai apžiūrime atominę elektrinę ir aptariame įvairius jėgainių tipus bei keletą šios technologijos pliusų ir minusų.

SUSIJ :S: BRANDUOLINĖ FUSIJA XXI amžiuje

Kaip veikia branduolinė energija ir kokie yra jų tipai?

Trumpai tariant, atominės elektrinės (branduolio dalijimasis) dirba pasitelkdamos atomo jėgą vandeniui užvirinti, garui gaminti ir pasukti turbiną elektrai gaminti. Iš tikrųjų tai yra labai sudėtingi katilai su pritvirtinta turbina.

Žinoma, jų yra daug daugiau.

Pagrindiniai atominės elektrinės komponentai yra daugmaž tokie (nors jų konstrukcijos skiriasi):

  • Branduolinis kuras (pvz., Uranas arba plutonis)
  • Branduolinis reaktorius ir moderatorius (medžiaga, sulėtinanti neutronus, pvz., Grafitas ar vanduo)
  • Reaktoriaus aušinimo skystis (paprastai vanduo)
  • Valdymo strypai (pvz., Grafitas)
  • Skydo arba izoliavimo sistema / struktūra
  • Slėginis indas
  • Garo generatorius
  • Garo linijos
  • Siurbliai
  • Garo turbina
  • Aušinimo bokštas ir kondensatorius

Kaip minėta anksčiau, komponentai ir jų komplektacija gali skirtis priklausomai nuo atitinkamo branduolinio reaktoriaus tipo. Iki šiol dažniausiai naudojami šie branduolinių reaktorių tipai:

  • Suslėgto vandens reaktorius (PWR) - Daugiau nei65% komercinių branduolinių reaktorių JAV yra PWR. Trijų mylių salos gamykla buvo PWR tipo.
  • Verdančio vandens reaktorius (BWR) - Maždaug trečdalis visų JAV reaktorių yra BWR. Fukušima buvo BWR tipo reaktorius.
  • Slėginis sunkiojo vandens reaktorius (PHWR) - Dažniausiai Kanadoje ir Indijoje.
  • Pažangus dujomis aušinamas reaktorius (AGR) - Vadinamieji antrosios kartos reaktoriai, aušinami dujomis, daugiausia naudojami JK. Jie naudoja anglies dioksidą kaip pagrindinį aušinimo skystį.
  • Lengvo vandens moderuotas reaktorius su grafitu (RBMK) - Sovietų Sąjungos suprojektuoti reaktoriai, kurie pagal savo konstrukciją yra panašūs į BWR, tačiau vietoj slėgio indo, supančio visą šerdį, kiekvienas kuro mazgas yra uždarytas atskirame vamzdyje, kad aplink kurą galėtų tekėti aušinamas vanduo. Černobylis buvo RBMK branduolinis reaktorius.
  • Pažangūs reaktoriai - Tai apima daug naujų ar eksperimentinių reaktorių tipų, pavyzdžiui, mažus modulinius reaktorius (SMR). Daugelis jų nenaudoja vandens aušinimui, kai kurie naudoja skystą metalą, išlydytą druską ar helį vandeniui pašildyti.
  • Greitieji neutroniniai reaktoriai (FNR) - Šie reaktoriai atsisako moderatorių ir naudoja vadinamuosius greitus neutronus. Jie yra efektyvesni energijos gamybai, tačiau yra brangesni statyti.
  • Plaukiojančios atominės elektrinės - Išskyrus laivų branduolinius reaktorius, šie reaktoriai yra pastatyti ant didelių baržų, kurios dažniausiai būna nuolat prišvartuotos.

Šiuo metu yra aplink 450 komercinių branduolio dalijimosi reaktorių, veikiančių visame pasaulyje. Devyniasdešimt aštuoni iš jų yra tik JAV, ir teigiama, kad jie yra vienas saugiausių ir efektyviausių energijos šaltinių pasaulyje.

Kaip žingsnis po žingsnio gaminama branduolinė energija?

Branduolinė energija naudojama elektrai gaminti keliais pagrindiniais etapais. Daugeliu atvejų komerciniuose reaktoriuose jis daugiau ar mažiau atlieka šiuos veiksmus.

  1. Neutronai susiduria su kuro atomais (paprastai uranu) ir skyla, kad iš tikslinio atomo išsiskirtų neutronai, kurie savo ruožtu susiduria su kitais kuro atomais, taip sukeldami grandininę reakciją.
  2. Ši grandininė reakcija gali būti valdoma naudojant „valdymo strypus“, kurie sugeria kai kuriuos neutronus, kad sistema nepatektų į kontrolę.
  3. Šis procesas greitai pakelia reaktoriaus temperatūrą iki kažkur maždaug520 laipsnių pagal Celsijų (271 laipsniai Celsijaus).
  4. Esant tokiai temperatūrai, aušinimo skystis (dažniausiai vanduo) greitai pašildomas ir išgaruoja į garą.
  5. Tada šie garai varomi arba pumpuojami į didelę turbiną ir gaminama elektra.
  6. Ši elektra naudojama reaktoriui eksploatuoti ir nukreipiama į komerciniam vartojimui skirtą elektros tinklą.

Skilimas nėra vienintelis branduolinės reakcijos tipas. Teoriškai sintezės energija taip pat galėtų būti naudojama elektrai gaminti naudojant branduolių sintezės reakcijų šilumą. Susiliejimo procese du lengvesni atomo branduoliai susijungia ir sudaro sunkesnį branduolį, kuris išskiria energiją. Suprojektuoti ir sukonstruoti keli eksperimentinių sintezės reaktorių tipai, tačiau šiuo metu nė vienas jų neveikia komerciškai. Branduolių sintezės reaktoriuose procesas būtų šiek tiek kitoks.

  1. Kuro medžiaga (pvz., Deuterio ar tričio dujos) įpurškiama į sintezės kamerą. Tokamako reaktoriams tai yra spurgos formos vakuuminis indas.
  2. Tada šis dujų mišinys kaitinamas iki labai aukštos temperatūros (100 milijonų laipsnių). Tokio lygio ekstremalios temperatūros pasiekiamos įvairiais metodais, tačiau kai kuriuose eksperimentiniuose sintezės reaktoriuose naudojamos mikrobangos ar kiti energijos šaltiniai.
  3. Tai priverčia kurą jonizuotis ir suformuoti pakankamai energijos turinčią plazmą, kuri, tikiuosi, leis susilieti tarp atomų, laikomų arti vienas kito. Tai lengviau pasakyti nei padaryti, nes tai pasiekiama naudojant labai stiprius magnetinius laukus ar kitą sulaikymo metodą.
  4. Pasiekus sintezę, išsiskiria didžiulis energijos kiekis, kurį vėliau galima panaudoti aušinimo skysčio perkaitinimui.
  5. Gautas garas naudojamas turbinos varikliui elektros energijai gaminti.

Nors mokslininkams pavyko pasiekti ribotas, sulėtintas sintezės reakcijas, procesas reikalauja daug energijos. Iki šiol visi jie pasiekė neigiamą energijos kiekį, o tai reiškia, kad juos eksploatuoti yra brangiau nei tai, ką jie gauna mainais kaip pagamintą energiją.

Ar branduolinė energija ir atominė energija yra tas pats?

Šie du terminai, nors ir neva panašūs, praktiškai iš tikrųjų yra gana skirtingi.

Energija yra "fizikoje - gebėjimas dirbti. Jis gali egzistuoti potencialiomis, kinetinėmis, šiluminėmis, elektrinėmis, cheminėmis, branduolinėmis ar kitomis įvairiomis formomis. Be to, yra šilumos ir darbo, t.energijos perkėlimo iš vieno kūno į kitą procesą. “- Enciklopedija Britannica.

Galia yra kažkas šiek tiek kitoks. "Galios vienetai yra darbo (arba energijos) vienetai per laiko vienetą, pvz., Pėdų svarai per minutę, džauliai per sekundę (arba vatai) ir ergai per sekundę. Galia išreiškiama ir kaip jėgos, veikiančios judėti, sandauga objektas ir objekto greitis jėgos kryptimi “. - Britanijos enciklopedija.

Kalbant apie branduolinės energijos ir energijos naudojimą, terminai dažnai vartojami pakaitomis. Tačiau iš tikrųjų yra subtilus, bet svarbus skirtumas tarp šių dviejų.

Atominė energija techniškai kalbant, yra galia, išsiskirianti dalijant atomą per dalijimąsi. Tai paprastai išreiškiama megaelektronų voltais (MeV).

Atominė energija techniškai yra rezultatas, kurį per tam tikrą laiką pagamino atominė elektrinė, paprastai išreiškiamas megavatais (MW) arba gigavatais (GW).

Kas blogai branduolinei energijai?

Branduolinė energija jau seniai laikoma atsakymu į beveik neribotą energiją. Nepaisant noro anksti įsisavinti ir plėtoti branduolinę energiją, pastaraisiais metais ji nepasiteisino.

Bet kodėl?

Viena iš pagrindinių priežasčių gali būti akivaizdus technologijos nesupratimas. Kai kurių galvose, tai dažnai siejama su nepaprastai destruktyviais pusbroliais, branduoliniais ginklais.

Kita branduolinės energetikos PR problema yra labai nedaug, bet neįtikėtinai įspūdingų, įvykusių branduolinių avarijų ir incidentų. Nors branduolinė energija paprastai yra viena saugiausių energijos gamybos priemonių, kai ji neteisinga, ji tikrai neteisinga.

Nelaimingi atsitikimai, susiję su branduoline energija, pirmiausia įvyko dėl žmogaus klaidų, stichinių nelaimių ar projektavimo trūkumų. Tuo pačiu metu pati technologija yra viena iš labiausiai reguliuojamų, aplinką ir saugą tausojančių pramonės šakų pasaulyje.

Ankstesnės diskusijos pasiekė savo viršūnę aštuntajame ir aštuntajame dešimtmetyje ir daugiausia buvo susijusios su branduolinio ginklo platinimu ir pramonės saugumo rizika. Tačiau pastaruosius kelerius metus vėl kilo diskusijos, susijusios su klimato kaitos tema.

Nors daugelis tiki atsinaujinančiomis technologijomis, kad sušvelnintų klimato pokyčius, šalininkai, palaikantys branduolinę diskusiją, teigė, kad branduolinė energija yra geriausias būdas greitai sumažinti anglies dioksido išmetimą.

Branduolinė energija yra be anglies išskiriantis, daug energijos naudojantis energijos šaltinis, ir, nepaisant praeities avarijų, neabejotinai saugesnis nei energijos gamyba iš naftos. Nepaisant to, jis vis tiek yra potencialiai pavojingas žmonėms ir planetai.

Be to, urano gavyba ir perdirbimas yra daug energijos reikalaujantis ir labai teršiantis, o tai gali atsverti atominės energijos naudą. Taip pat kyla problemų dėl saugaus panaudoto branduolinio kuro laikymo ir šalinimo.

Pažanga padaryta saugant ir perdirbant branduolines atliekas. Naujesnės kartos elektrinės leidžia perdirbti didžiąją dalį šių atliekų. Kita įdomi statistika yra ta, kad visas panaudotas kuras iš kiekvienos atominės elektrinės nuo 1950-ųjų užpildys futbolo aikštės dydžio erdvę tik iki maždaug 9 metrai.

Didžioji dalis šių atliekų saugiai saugoma griežtai kontroliuojamose ir saugomose saugyklose. Daugeliu atvejų,99% šių atliekų lieka radioaktyvios mažiau nei 300 metų.

Kiti susirūpinimai dėl branduolinės energijos yra tai, kad ją brangu plėtoti, reikia statyti šalia vandens šaltinio (SMR gali būti išimtis) ir kad ji atitraukia išteklius nuo atsinaujinančių šaltinių plėtros.

Kaip ir visos diskusijos bet kuria tema, mes leisime jums padaryti savo išvadas šiuo klausimu. Tačiau aišku yra tai, kad atsižvelgiant į didėjantį susirūpinimą dėl klimato kaitos, reikia surengti sąžiningas ir atviras diskusijas apie branduolinės energetikos privalumus ir trūkumus. Branduolinė energija gali būti sprendimo dalis.


Žiūrėti video įrašą: Vandens karai tarp Armėnijos ir Azerbaidžano (Rugpjūtis 2022).