Miten ydinvoimalaitos (NPP) toimii
Yksi tavoista torjua ympäristön saastumista on siirtyä puhtaampiin sähkönlähteisiin. Nämä lähteet nykyään oikeutetusti sisältävät ydinvoimalat (NPP)… Pelkästään Euroopassa ydinvoimaloiden ansiosta ilmakehään EI vapaudu vuosittain yli puoli miljardia tonnia hiilidioksidia, josta tulisi varmasti vakava saastelähde, jos energia saataisiin polttamalla hiilivetyjä.
Ympäri vuorokauden toimivien ydinvoimaloiden ansiosta monet kodit ja yritykset ympäri maailmaa saavat jatkuvasti sähköä. Lisäksi asemat työllistävät monia asiantuntijoita ja nämä ovat kunnollisesti palkattuja töitä.
Mikä on ydinvoimala? Selvitetään, miten se toimii ja miten se toimii.
Ydinvoimalat (NPP) ovat tyyppi lämpövoimalaitokset.
Lämpöenergian lähde näillä asemilla on ydinreaktoreissa suoritettavan uraani- ja plutoniumatomien ydinfissioprosessi, jotka ovat ydinpolttoaineen päälähde.Jäähdytysaineena käytetään vettä tai kaasuja, jotka pumpataan reaktorikanavien ja höyrystimien kautta. Tuloksena oleva höyry syötetään höyryturbiineihin, jotka käyttävät generaattoreita, aivan kuten perinteisissä lämpövoimalaitoksissa.
Maailman ensimmäinen ydinvoimala rakennettiin Neuvostoliitossa vuonna 1954.
Mikä tahansa ydinvoimalaitos on monimutkainen laitteiden, laitteiden ja rakenteiden kokonaisuus, jonka tarkoituksena on tuottaa sähköenergiaa ja jossa polttoaineena toimii erityinen aine - uraani-235… Uraani-235-ytimien fissioprosessissa vapautuu valtava määrä ydinenergiaa, joka muuttuu helposti lämmöksi ja lämpö sähköksi.
Ydinkansleri — ydinvoimalaitoksen sydän, koska se on täynnä ydinpolttoainetta ja reaktorin sisällä tapahtuu uraani-235:n hallittu fissioketjureaktio. Neutronit vaikuttavat epävakaisiin uraani-235-ytimiin, jolloin ne hajoavat ja vapautuvat energiaa.
Johtopäätös on, että reaktorissa käytetyn uraani-235-isotoopin ytimessä kolme neutronia ei riitä stabiilisuuteen, joten tämän alkuaineen ydin on erittäin epävakaa ja hajoaa helposti kahteen osaan, neutronin kannattaa lentää tietyllä nopeudella osumaan häneen.
Heti kun tällainen neutroni tulee epävakaaseen ytimeen, se hajoaa vapauttaen energiaa, mutta samalla jo hajoavasta ytimestä lentää 2-3 uutta neutronia, ne halkaisevat muita ytimiä jne. — näin tapahtuu fission ketjureaktio uraani-235-ytimistä. Räjähdyksen estämiseksi sulakkeena toimivia neutroneja on valvottava - ei saa syöttää liikaa neutroneja polttoaineeseen.
Toimivilla voimalaitoksilla varustetuissa ydinreaktoreissa energiaa tuotetaan polttoaine-elementeissä (polttoainesauvoissa). Yksinkertaisimmassa tapauksessa polttoaine-elementti voidaan esittää sauvana (ytimenä), joka sisältää ydinpolttoainetta (esim. uraanidioksidia) ja on suljettu rakennemateriaalien suojakuoreen.
Uraaniytimien fission aikana sen fragmentit lentävät pois suurella nopeudella, mutta eivät käytännössä jätä ytimeä, koska ne hidastuvat sen sisällä siirtäen energiansa atomeihin ja lämmittäen ydintä.
Polttokennon ytimessä vapautuva lämpö on energiaa, joka sitten muunnetaan sähköksi monimutkaisessa muuntoprosessissa lämmönvaihdin-höyryturbiini-generaattorijärjestelmässä.
Polttoaine-elementin ytimessä liikkuvat fissiofragmentit "syrjäyttävät" atomit, hajottavat materiaalien kiderakenteen, joista ne on valmistettu, ja johtavat niiden fysikaalisten ominaisuuksien muutoksiin. Mitä kauemmin polttoaine-elementti toimii reaktorissa, sitä enemmän sydämen ominaisuudet muuttuvat, sitä enemmän siihen kertyy radioaktiivisia fragmentteja.
Polttoaine johdetaan reaktorin työskentelyalueelle erikoisputkissa, jotka on sijoitettu moderaattoriin, joka pystyy muuttamaan neutronienergian lämmöksi. Hidastimessa neutroneja absorboivasta materiaalista valmistetut upotussauvat hyvin tarkasti ohjata reaktion nopeutta... Mitä korkeammalle sauvoja nostetaan, sitä enemmän neutroneja vaikuttaa vastaavasti polttoaineeseen, mitä alemmas ne lasketaan reaktoriin, sitä vähemmän intensiivisesti reaktio etenee.
Kaksisilmukkaisen painevesireaktorin (VVER) ydinvoimalaitoksen toimintakaavio
Maantieteellisesti reaktori sijaitsee ydinvoimalaitoksen päärakennuksen reaktorihallissa, siellä on myös ydinpolttoaineen varastoallas sekä lastauskone. Työskentelyalue, jossa reaktio todella tapahtuu, on pystytetty erityiseen betonikuiluon, joka on varustettu ohjausjärjestelmä (käyttötilan valinta) ja suojaus, jotta hätätilanteessa reaktio voidaan pysäyttää nopeasti.
Ydinreaktorin työskentelyalueen lämpö poistetaan nestemäisellä tai kaasumaisella jäähdytysaineella, joka kulkee suoraan reaktorin työalueen läpi. Lämmitysväliaineen keräämä lämpö siirretään sitten veteen höyrynkehittimessä, jossa höyryä syntyy.
Valtavassa paineessa oleva höyry välittää mekaanista energiaansa turbiini generaattorijoka tuottaa sähköä, joka sitten siirretään voimalinjoista (voimalinjoista) — kuluttajille. Turbiini yhdessä höyrystimen kanssa asennetaan turbiinihalliin, josta sähkö lähetetään johtimia pitkin muuntajaan ja sitten voimalinjaan.
Ydinvoimalaitoksen alueella on myös rakennus, jossa käytetty polttoaine varastoidaan altaisiin. Ja suuret tornien muodossa olevat putket, jotka on kavennettu ylhäältä, ovat jäähdytystorneja - kiertojäähdytysjärjestelmän elementtejä, jotka sisältävät myös jäähdytyslampun (luonnollisen tai keinotekoisen säiliön) ja suihkualtaat.
Muuten, reaktion jälkeen syntyvä jäte kierrätetään osittain, ja loput varastoidaan erityisissä säiliöissä, jotka suojaavat sisältöä ympäristöön. Siksi ydinvoima on nykyään ympäristöystävällistä.Eikä ydinvoimalat itse tuota haitallisia päästöjä ilmakehään, vaikka ne ovat melko kompakteja ja turvallisia.
Katso myös: