IT
USA
DE
FR
ES
DA
IT
EN
USA
DE
ZH
ES
FR
PT
JP
RU
AR
KR
PL
RO
VN
HE
TR
CS
HR
FI
EL
NL
SR
SK
SV
HU
Teknologisk udvikling gennem årene har gjort det muligt at erhverve viden om ekstraordinære fysiske principper, såsom opdagelsen af røntgenstråler, der revolutionerede medicin, Newtons arbejde, der tillod Einstein at arbejde på relativitetsteorien, eller opdagelsen af atomet, der førte til nuklear fission.
Alle disse præstationer har altid delt videnskabens mening, som betragtede disse opdagelser som fantastiske, men til tider også farlige.
Det 21. århundredes samfund har i mange år stillet spørgsmålstegn ved en opdagelse, der revolutionerede verden: vi taler om atomenergi!
Atomenergi eller nuklear energi er den energi, der opnås fra nukleare reaktioner og radioaktiv nedbrydning i form af kinetisk energi og bruges af mange teknologier, såsom atomkraftværker til at producere elektricitet. I 2020 udgjorde atomenergi kun 10 % af den globale elproduktion, selvom det er en af de sikreste energikilder målt på dødsfald pr. produceret energienhed. Hvorfor er offentligheden så tilbageholdende med at bruge denne teknologi?
Lad os sammen finde ud af, hvordan et atomkraftværk fungerer, og se hvert trin i detaljer.
Atomkraftværker er enorme og meget komplekse bygninger, der bruges som kraftværker og producerer energi gennem nuklear fission.
Nuklear fission er en reaktion, hvor kernen af et tungt element nedbrydes ved at udlede en stor mængde energi; reaktionen finder sted, når en kerne af tungmetal, såsom uran-235, bombarderes, dvs. rammes af en neutron, der splitter kernen, hvilket frigiver tre nye neutroner og energi. En af disse neutroner absorberes af en anden uran-238 kerne og tabes i balancen, en anden neutron kan undslippe systemet, og den tredje neutron rammer en anden uran-235 kerne, som splitter sig og frigiver flere neutroner, der igen rammer andre uran-235 kerner og skaber en kædereaktion.
Denne reaktion er kernen i den nukleare reaktor, som kontrollerer nedbrydningen af tungt materiale på en kontrolleret måde.
Lad os nu se, hvordan et atomkraftværk er opbygget, og hvordan det fungerer!
Anlægget er hovedsageligt opdelt i to øer: den første kaldes atomøen, bygningen, der indeholder reaktoren, mens den anden kaldes den konventionelle ø, hvor den opnåede atomenergi håndteres for at omdanne den til elektricitet.
Alle disse præstationer har altid delt videnskabens mening, som betragtede disse opdagelser som fantastiske, men til tider også farlige.
Det 21. århundredes samfund har i mange år stillet spørgsmålstegn ved en opdagelse, der revolutionerede verden: vi taler om atomenergi!
Atomenergi eller nuklear energi er den energi, der opnås fra nukleare reaktioner og radioaktiv nedbrydning i form af kinetisk energi og bruges af mange teknologier, såsom atomkraftværker til at producere elektricitet. I 2020 udgjorde atomenergi kun 10 % af den globale elproduktion, selvom det er en af de sikreste energikilder målt på dødsfald pr. produceret energienhed. Hvorfor er offentligheden så tilbageholdende med at bruge denne teknologi?
Lad os sammen finde ud af, hvordan et atomkraftværk fungerer, og se hvert trin i detaljer.
Atomkraftværker er enorme og meget komplekse bygninger, der bruges som kraftværker og producerer energi gennem nuklear fission.
Nuklear fission er en reaktion, hvor kernen af et tungt element nedbrydes ved at udlede en stor mængde energi; reaktionen finder sted, når en kerne af tungmetal, såsom uran-235, bombarderes, dvs. rammes af en neutron, der splitter kernen, hvilket frigiver tre nye neutroner og energi. En af disse neutroner absorberes af en anden uran-238 kerne og tabes i balancen, en anden neutron kan undslippe systemet, og den tredje neutron rammer en anden uran-235 kerne, som splitter sig og frigiver flere neutroner, der igen rammer andre uran-235 kerner og skaber en kædereaktion.
Denne reaktion er kernen i den nukleare reaktor, som kontrollerer nedbrydningen af tungt materiale på en kontrolleret måde.
Lad os nu se, hvordan et atomkraftværk er opbygget, og hvordan det fungerer!
Anlægget er hovedsageligt opdelt i to øer: den første kaldes atomøen, bygningen, der indeholder reaktoren, mens den anden kaldes den konventionelle ø, hvor den opnåede atomenergi håndteres for at omdanne den til elektricitet.
Atomøen fremstår udadtil som en enorm betonblok for at isolere reaktoren placeret i anlæggets centrum. I reaktoren finder vi kernen bestående af fissilt materiale, normalt en blanding af uran-238 og uran-235. En moderator, normalt tungt vand eller grafit, bruges til at bremse de genererede neutroner, hvilket øger sandsynligheden for fission.
Reaktoren indeholder også metalstyringsstænger, der bruges til at fange overskydende neutroner og indsættes i kernen for at moderere reaktionens kraft og om nødvendigt standse processen i tilfælde af kritiske situationer. Hvis reaktionen når det kritiske niveau, vil det frigive en enorm mængde energi, der vil få kernen til at smelte, ødelægge væggene og sprede radioaktivt materiale i miljøet. Reaktionsfragmenterne producerer varme, som opfanges af en varmeoverførselsvæske, der omgiver urankernen; enkelt sagt virker varmeoverførselsvæsken som varmt vand i et varmesystem med radiatorer, hvor vandet bærer varmen skabt af kedlen til forskellige punkter i rummet. Den komprimerede varmeoverførselsvæske, der når kernen, har en temperatur på 290 °C og stiger til 320 °C ved et tryk på 15 MPa, så det ikke koger.
Den opvarmede væske passerer gennem en dampgenerator, hvor der dannes mættet våd damp; på dette tidspunkt passerer den gennem en fugtseparator, der omdanner den til mættet tør damp, og med et ledningssystem transporteres den til en dampturbine placeret på den konventionelle ø ved en endelig temperatur på 290 °C og et tryk på 5 MPa. En pressurisator bruges til at holde trykket stabilt. Turbinen er en drivmaskine, der udnytter dampens termiske energi og omdanner den til mekanisk arbejde. Ved hjælp af den omdannede energi bevæger turbinen en generator, der bruges til at producere elektricitet; det samme princip anvendes i de mest almindelige brændstofdrevne kraftværker såvel som i vandkraftværker eller vindmølleparker.
Som vi har set, genererer hele processen store mængder damp, som skal håndteres, når den forlader turbinen; ved afkøling vender dampen tilbage til en flydende tilstand og kan genbruges i processen. En kondensator er placeret under turbinen for at afkøle dampen, og takket være et kølemiddel omdannes den til vand. Vandmassen, der kommer ud af kondensatoren, har en meget høj temperatur og kan ikke frigives til den oprindelige kilde, da det ville skade økosystemet; derfor foretrækkes det at bygge atomkraftværker i nærheden af floder, søer eller kyster, hvor store vandmasser kan sænke temperaturen på kondensatorvandet gradvist uden at forårsage skader. For kraftværker bygget inde i landet er der behov for en lukket kølekreds; det mest anvendte system er køletårne med naturlig eller tvungen cirkulation, med hjælp fra store ventilatorer.
Reaktoren indeholder også metalstyringsstænger, der bruges til at fange overskydende neutroner og indsættes i kernen for at moderere reaktionens kraft og om nødvendigt standse processen i tilfælde af kritiske situationer. Hvis reaktionen når det kritiske niveau, vil det frigive en enorm mængde energi, der vil få kernen til at smelte, ødelægge væggene og sprede radioaktivt materiale i miljøet. Reaktionsfragmenterne producerer varme, som opfanges af en varmeoverførselsvæske, der omgiver urankernen; enkelt sagt virker varmeoverførselsvæsken som varmt vand i et varmesystem med radiatorer, hvor vandet bærer varmen skabt af kedlen til forskellige punkter i rummet. Den komprimerede varmeoverførselsvæske, der når kernen, har en temperatur på 290 °C og stiger til 320 °C ved et tryk på 15 MPa, så det ikke koger.
Den opvarmede væske passerer gennem en dampgenerator, hvor der dannes mættet våd damp; på dette tidspunkt passerer den gennem en fugtseparator, der omdanner den til mættet tør damp, og med et ledningssystem transporteres den til en dampturbine placeret på den konventionelle ø ved en endelig temperatur på 290 °C og et tryk på 5 MPa. En pressurisator bruges til at holde trykket stabilt. Turbinen er en drivmaskine, der udnytter dampens termiske energi og omdanner den til mekanisk arbejde. Ved hjælp af den omdannede energi bevæger turbinen en generator, der bruges til at producere elektricitet; det samme princip anvendes i de mest almindelige brændstofdrevne kraftværker såvel som i vandkraftværker eller vindmølleparker.
Som vi har set, genererer hele processen store mængder damp, som skal håndteres, når den forlader turbinen; ved afkøling vender dampen tilbage til en flydende tilstand og kan genbruges i processen. En kondensator er placeret under turbinen for at afkøle dampen, og takket være et kølemiddel omdannes den til vand. Vandmassen, der kommer ud af kondensatoren, har en meget høj temperatur og kan ikke frigives til den oprindelige kilde, da det ville skade økosystemet; derfor foretrækkes det at bygge atomkraftværker i nærheden af floder, søer eller kyster, hvor store vandmasser kan sænke temperaturen på kondensatorvandet gradvist uden at forårsage skader. For kraftværker bygget inde i landet er der behov for en lukket kølekreds; det mest anvendte system er køletårne med naturlig eller tvungen cirkulation, med hjælp fra store ventilatorer.