Как работи атомната електроцентрала (АЕЦ)
Един от начините за борба със замърсяването на околната среда е преминаването към по -чисти източници на електроенергия. Тези източници днес с право включват атомни електроцентрали (АЕЦ)… Само в Европа, благодарение на атомните електроцентрали, повече от половин милиард тона въглероден диоксид НЕ се изпускат в атмосферата всяка година, което със сигурност би се превърнало в сериозен източник на замърсяване, ако енергията се получава чрез изгаряне на въглеводороди.
Благодарение на атомните електроцентрали, които работят денонощно, седем дни в седмицата, много домове и предприятия по света непрекъснато се снабдяват с електричество. Плюс това, в гарите работят много специалисти и това са прилично платени работни места.
Какво е атомна електроцентрала? Нека да разберем как работи и как работи.
Атомните електроцентрали (АЕЦ) са тип топлоелектрически централи.
Източникът на топлинна енергия на тези станции е процесът на делене на ядрата на уранови и плутониеви атоми, които са основният източник на ядрено гориво, осъществявано в ядрени реактори. Използваната охлаждаща течност е вода или газове, изпомпвани през каналите на реактора и парогенераторите. Получената пара се подава към парни турбини, които задвижват генератори, точно както в конвенционалните топлоелектрически централи.
Първата в света атомна електроцентрала е построена в СССР през 1954 г.
Всяка атомна електроцентрала е сложен комплекс от оборудване, устройства и конструкции, чиято цел е да генерира електрическа енергия, а специално вещество служи като гориво тук — уран-235… В процеса на делене на уран-235 ядра се отделя огромно количество ядрена енергия, която лесно се превръща в топлина, а топлината в електричество.
Ядрен ректор — сърцето на атомна електроцентрала, тъй като е заредено с ядрено гориво и вътре в реактора се осъществява контролирана верижна реакция на делене на уран-235. Неутроните действат върху нестабилни ядра уран-235, което води до тяхното разпадане и освобождаване на енергия.
Изводът е, че в ядрото на изотопа на уран-235, използван в реактора, три неутрона не са достатъчни за стабилността, поради което ядрото на този елемент е много нестабилно и лесно се разделя на две части, струва си неутрон летящ с определена скорост, за да го удари.
Веднага щом такъв неутрон влезе в нестабилно ядро, той се разпада освобождавайки енергия, но в същото време 2-3 нови неутрона излитат от вече разграденото ядро, те разцепват други ядра и т.н. — така се получава верижната реакция на делене от уран-235 ядра постъпва. И за да се предотврати експлозия, неутроните, служещи като предпазител, трябва да се контролират — да не се подава твърде много неутрони към горивото.
В ядрените реактори, оборудвани с работещи електроцентрали, енергията се генерира в горивни елементи (горивни пръти). В най -простия случай горивен елемент може да бъде представен като пръчка (сърцевина), съдържаща ядрено гориво (например уранов диоксид) и затворена в облицовка от структурни материали.
По време на деленето на урановите ядра, фрагментите му излитат с голяма скорост, но практически не напускат сърцевината, тъй като те се забавят вътре в нея, прехвърляйки енергията си към атомите и загрявайки ядрото.
Топлината, отделена в ядрото на горивния елемент, е енергията, която след това се превръща в електричество в сложния процес на нейното преобразуване в системата топлообменник — пара — турбина — генератор.
Фрагментите на делене, движещи се в ядрото на горивния елемент, „изместват“ атомите, нарушават кристалната структура на материалите, от които са направени, и водят до промяна в техните физични свойства. Колкото по -дълго горивният елемент работи в реактора, толкова повече се променят свойствата на ядрото, толкова повече радиоактивни фрагменти се натрупват в него.
Горивото се вкарва в работната зона на реактора в специални тръби, които се поставят в модератор, способен да преобразува неутронната енергия в топлина. В ретардера потопете пръти, изработени от абсорбиращ неутроните материал, за да много точно контролират скоростта на реакцията… Колкото по -високо се повдигат пръчките, толкова повече неутрони действат върху горивото, съответно колкото по -ниско са спуснати в реактора, толкова по -малко интензивно протича реакцията.
Схема на експлоатация на атомна електроцентрала на двуконтурен реактор с вода под налягане (VVER)
Географски, реакторът е разположен в реакторната зала на главната сграда на АЕЦ, има и басейн за съхранение на ядрено гориво, както и машина за товарене. Работната зона, в която действително протича реакцията, е издигната в специална бетонна шахта, оборудвана с контролна система (за избор на режим на работа) и защита, така че в случай на авария реакцията да може бързо да бъде спряна.
Топлината от работната зона на ядрен реактор се отстранява с помощта на течна или газообразна охлаждаща течност, която преминава директно през работната зона на реактора. Топлината, натрупана от нагревателната среда, след това се прехвърля към водата в парогенератора, където се генерира пара.
Парата под огромно налягане предава своята механична енергия турбинен генераторкоето генерира електричество, което след това се предава на електропроводи (електропроводи) — към потребителите. Турбината заедно с парогенератора се монтират в турбинната зала, от която електричеството се изпраща по проводници към трансформатора, а след това към електропровода.
На територията на атомната електроцентрала има и сграда, където отработеното гориво се съхранява в басейните. А големите тръби под формата на кули, стеснени отгоре, са охладителни кули — елементи от циркулационна охладителна система, която включва и охлаждащо езерце (естествен или изкуствен резервоар) и басейни за пръскане.
Между другото, отпадъците, генерирани след реакцията, се рециклират частично, а останалите се съхраняват в специални контейнери, които предпазват съдържанието от проникване в околната среда. По този начин днес ядрената енергия е екологично чиста. А самите атомни електроцентрали не произвеждат вредни емисии в атмосферата, като същевременно са доста компактни и безопасни.
Вижте също: