IT
USA
DE
FR
ES
EL
IT
EN
USA
DE
ZH
ES
FR
PT
JP
RU
AR
KR
PL
RO
VN
HE
TR
CS
HR
DA
FI
NL
SR
SK
SV
HU
ΕΠΙΣΚΕΦΘΕΙΤΕ ΤΟ ΚΑΝΑΛΙ ΜΑΣ ΣΤΟ YOUTUBE
Είναι ασφαλή τα πυρηνικά εργοστάσια; Πώς λειτουργούν και πώς κατασκευάζονται.
Είναι ασφαλή τα πυρηνικά εργοστάσια; Πώς λειτουργούν και πώς κατασκευάζονται.
Η τεχνολογική ανάπτυξη με τα χρόνια επέτρεψε την απόκτηση γνώσεων σχετικά με εξαιρετικές φυσικές αρχές, όπως η ανακάλυψη των ακτίνων Χ που έφεραν επανάσταση στην ιατρική, το έργο του Νεύτωνα που επέτρεψε στον Αϊνστάιν να δουλέψει πάνω στη θεωρία της σχετικότητας, ή η ανακάλυψη του ατόμου που οδήγησε στη διάσπαση του πυρήνα.
Όλα αυτά τα επιτεύγματα πάντα διχάζαν τη γνώμη της επιστημονικής κοινότητας, που θεωρούσε αυτές τις ανακαλύψεις υπέροχες, αλλά ταυτόχρονα δυνητικά επικίνδυνες από ορισμένες πλευρές.
Η κοινωνία του 21ου αιώνα αναρωτιέται εδώ και πολλά χρόνια για μια ανακάλυψη που επανάστασε τον κόσμο: μιλάμε για την πυρηνική ενέργεια!
Η πυρηνική ή ατομική ενέργεια είναι η ενέργεια που προκύπτει από τις πυρηνικές αντιδράσεις και τη ραδιενεργό αποσύνθεση με τη μορφή κινητικής ενέργειας και χρησιμοποιείται από πολλές τεχνολογίες, όπως τα πυρηνικά εργοστάσια για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το 2020, η πυρηνική ενέργεια παρήγαγε μόλις το 10% της παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, παρόλο που είναι μια από τις ασφαλέστερες πηγές ενέργειας σε όρους θανάτων ανά μονάδα παραγόμενης ενέργειας. Γιατί, λοιπόν, το κοινό έχει επιφυλάξεις σχετικά με τη χρήση αυτής της τεχνολογίας;
Ας ανακαλύψουμε μαζί πώς λειτουργεί ένα πυρηνικό εργοστάσιο και ας δούμε κάθε βήμα με λεπτομέρεια.
Τα πυρηνικά εργοστάσια είναι τεράστιες και πολύπλοκες κατασκευές που χρησιμοποιούνται ως εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και παράγουν ενέργεια μέσω της πυρηνικής διάσπασης.
Η πυρηνική διάσπαση είναι μια αντίδραση κατά την οποία ο πυρήνας ενός βαρέος στοιχείου διασπάται εκπέμποντας μεγάλη ποσότητα ενέργειας· η αντίδραση συμβαίνει όταν ο πυρήνας ενός βαρέος μετάλλου, όπως το ουράνιο-235, βομβαρδίζεται, δηλαδή χτυπιέται από ένα νετρόνιο που διασπά τον πυρήνα, απελευθερώνοντας τρία νέα νετρόνια και ενέργεια. Ένα από αυτά τα νετρόνια απορροφάται από έναν άλλο πυρήνα ουρανίου-238 και χάνεται στο ισοζύγιο, ένα δεύτερο νετρόνιο μπορεί να διαφύγει από το σύστημα, και το τρίτο νετρόνιο χτυπά έναν άλλο πυρήνα ουρανίου-235, ο οποίος διασπάται απελευθερώνοντας περισσότερα νετρόνια, που με τη σειρά τους θα χτυπήσουν άλλους πυρήνες ουρανίου-235, δημιουργώντας έτσι μια αλυσιδωτή αντίδραση.
Αυτή η αντίδραση αποτελεί τον πυρήνα του πυρηνικού αντιδραστήρα, ο οποίος διαχειρίζεται την αποσύνθεση του βαρέος υλικού με ελεγχόμενο τρόπο.
Τώρα ας δούμε πώς είναι κατασκευασμένο και πώς λειτουργεί ένα πυρηνικό εργοστάσιο!
Η εγκατάσταση χωρίζεται κυρίως σε δύο νησιά: το πρώτο ονομάζεται πυρηνικό νησί, το κτίριο που περιέχει τον αντιδραστήρα, ενώ το δεύτερο ονομάζεται συμβατικό νησί, όπου η παραγόμενη πυρηνική ενέργεια διαχειρίζεται για τη μετατροπή της σε ηλεκτρική ενέργεια.
Όλα αυτά τα επιτεύγματα πάντα διχάζαν τη γνώμη της επιστημονικής κοινότητας, που θεωρούσε αυτές τις ανακαλύψεις υπέροχες, αλλά ταυτόχρονα δυνητικά επικίνδυνες από ορισμένες πλευρές.
Η κοινωνία του 21ου αιώνα αναρωτιέται εδώ και πολλά χρόνια για μια ανακάλυψη που επανάστασε τον κόσμο: μιλάμε για την πυρηνική ενέργεια!
Η πυρηνική ή ατομική ενέργεια είναι η ενέργεια που προκύπτει από τις πυρηνικές αντιδράσεις και τη ραδιενεργό αποσύνθεση με τη μορφή κινητικής ενέργειας και χρησιμοποιείται από πολλές τεχνολογίες, όπως τα πυρηνικά εργοστάσια για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το 2020, η πυρηνική ενέργεια παρήγαγε μόλις το 10% της παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, παρόλο που είναι μια από τις ασφαλέστερες πηγές ενέργειας σε όρους θανάτων ανά μονάδα παραγόμενης ενέργειας. Γιατί, λοιπόν, το κοινό έχει επιφυλάξεις σχετικά με τη χρήση αυτής της τεχνολογίας;
Ας ανακαλύψουμε μαζί πώς λειτουργεί ένα πυρηνικό εργοστάσιο και ας δούμε κάθε βήμα με λεπτομέρεια.
Τα πυρηνικά εργοστάσια είναι τεράστιες και πολύπλοκες κατασκευές που χρησιμοποιούνται ως εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και παράγουν ενέργεια μέσω της πυρηνικής διάσπασης.
Η πυρηνική διάσπαση είναι μια αντίδραση κατά την οποία ο πυρήνας ενός βαρέος στοιχείου διασπάται εκπέμποντας μεγάλη ποσότητα ενέργειας· η αντίδραση συμβαίνει όταν ο πυρήνας ενός βαρέος μετάλλου, όπως το ουράνιο-235, βομβαρδίζεται, δηλαδή χτυπιέται από ένα νετρόνιο που διασπά τον πυρήνα, απελευθερώνοντας τρία νέα νετρόνια και ενέργεια. Ένα από αυτά τα νετρόνια απορροφάται από έναν άλλο πυρήνα ουρανίου-238 και χάνεται στο ισοζύγιο, ένα δεύτερο νετρόνιο μπορεί να διαφύγει από το σύστημα, και το τρίτο νετρόνιο χτυπά έναν άλλο πυρήνα ουρανίου-235, ο οποίος διασπάται απελευθερώνοντας περισσότερα νετρόνια, που με τη σειρά τους θα χτυπήσουν άλλους πυρήνες ουρανίου-235, δημιουργώντας έτσι μια αλυσιδωτή αντίδραση.
Αυτή η αντίδραση αποτελεί τον πυρήνα του πυρηνικού αντιδραστήρα, ο οποίος διαχειρίζεται την αποσύνθεση του βαρέος υλικού με ελεγχόμενο τρόπο.
Τώρα ας δούμε πώς είναι κατασκευασμένο και πώς λειτουργεί ένα πυρηνικό εργοστάσιο!
Η εγκατάσταση χωρίζεται κυρίως σε δύο νησιά: το πρώτο ονομάζεται πυρηνικό νησί, το κτίριο που περιέχει τον αντιδραστήρα, ενώ το δεύτερο ονομάζεται συμβατικό νησί, όπου η παραγόμενη πυρηνική ενέργεια διαχειρίζεται για τη μετατροπή της σε ηλεκτρική ενέργεια.
Το πυρηνικό νησί εξωτερικά παρουσιάζεται ως ένας τεράστιος όγκος από σκυρόδεμα για να απομονώσει τον αντιδραστήρα που βρίσκεται στο κέντρο της εγκατάστασης. Στον αντιδραστήρα βρίσκουμε τον πυρήνα που αποτελείται από σχάσιμο υλικό, συνήθως ένα μείγμα ουρανίου-238 και ουρανίου-235. Για την επιβράδυνση των παραγόμενων νετρονίων χρησιμοποιείται ένας επιβραδυντής, συνήθως βαρέων υδάτων ή γραφίτη, αυξάνοντας την πιθανότητα σχάσης.
Στον αντιδραστήρα υπάρχουν επίσης μεταλλικές ράβδοι ελέγχου που χρησιμοποιούνται για τη σύλληψη των πλεονασματικών νετρονίων και εισάγονται στον πυρήνα για να μετριάσουν τη δύναμη της αντίδρασης και, εάν είναι απαραίτητο, να σταματήσουν τη διαδικασία σε περίπτωση κρίσης. Εάν η αντίδραση φτάσει στο κρίσιμο επίπεδο, θα απελευθερώσει τεράστια ποσότητα ενέργειας που θα προκαλέσει τη συγχώνευση του πυρήνα, καταστρέφοντας τους τοίχους περιέκτη και διασπείροντας ραδιενεργό υλικό στο περιβάλλον. Τα θραύσματα της αντίδρασης επιβραδύνοντας παράγουν θερμότητα που παγιδεύεται από ένα υγρό μεταφοράς θερμότητας που περιβάλλει τον πυρήνα ουρανίου· απλά, το υγρό μεταφοράς θερμότητας λειτουργεί όπως το ζεστό νερό σε ένα σύστημα θέρμανσης με καλοριφέρ, στο οποίο το νερό μεταφέρει τη θερμότητα που παράγεται από τον λέβητα σε διάφορα σημεία του χώρου. Το συμπιεσμένο υγρό μεταφοράς θερμότητας που φτάνει στον πυρήνα έχει θερμοκρασία 290°C και φτάνει τους 320°C με πίεση 15 MPa ώστε να μην βράσει.
Το θερμαινόμενο υγρό περνάει μέσα από μια γεννήτρια ατμού, στην οποία παράγεται κορεσμένος υγρός ατμός· σε αυτό το σημείο περνάει μέσα από έναν διαχωριστή υγρασίας που το μετατρέπει σε κορεσμένο ξηρό ατμό, και με ένα σύστημα αγωγών μεταφέρεται σε έναν ατμοστρόβιλο που βρίσκεται στο συμβατικό νησί σε τελική θερμοκρασία 290°C και πίεση 5 MPa. Για να διατηρηθεί σταθερή η πίεση, χρησιμοποιείται πιεστήρας. Ο ατμοστρόβιλος είναι μια μηχανή οδήγησης που χρησιμοποιεί τη θερμική ενέργεια του ατμού, μετατρέποντάς τη σε μηχανική εργασία. Με τη μετατρεπόμενη ενέργεια, ο ατμοστρόβιλος κινεί μια γεννήτρια που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας· η ίδια αρχή χρησιμοποιείται στους πιο συνηθισμένους σταθμούς καυσίμων, στους υδροηλεκτρικούς σταθμούς ή στα αιολικά πάρκα.
Όπως είδαμε, ολόκληρη η διαδικασία παράγει μεγάλες ποσότητες ατμού, που πρέπει να διαχειριστεί αφού φύγει από τον ατμοστρόβιλο· με την ψύξη, ο ατμός επιστρέφει σε υγρή κατάσταση και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξανά στη διαδικασία. Κάτω από τον ατμοστρόβιλο τοποθετείται ένας συμπυκνωτής για να ψύξει τον ατμό και χάρη σε ένα ψυκτικό, αυτός μετατρέπεται σε νερό. Η μάζα του νερού που βγαίνει από τον συμπυκνωτή έχει πολύ υψηλή θερμοκρασία και δεν μπορεί να επιστραφεί στην αρχική δεξαμενή, καθώς θα βλάψει το οικοσύστημα· γι’ αυτό προτιμάται η κατασκευή πυρηνικών εργοστασίων κοντά σε ποτάμια, λίμνες ή στις ακτές, όπου οι μεγάλες μάζες νερού μπορούν να μειώσουν σταδιακά τη θερμοκρασία του νερού από τον συμπυκνωτή χωρίς να προκαλέσουν ζημιές. Για τα εργοστάσια που κατασκευάζονται στο εσωτερικό της χώρας, απαιτείται κλειστός κύκλος ψύξης· το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο σύστημα είναι οι πύργοι ψύξης με φυσική ή αναγκαστική κυκλοφορία, με τη βοήθεια μεγάλων ανεμιστήρων.
Στον αντιδραστήρα υπάρχουν επίσης μεταλλικές ράβδοι ελέγχου που χρησιμοποιούνται για τη σύλληψη των πλεονασματικών νετρονίων και εισάγονται στον πυρήνα για να μετριάσουν τη δύναμη της αντίδρασης και, εάν είναι απαραίτητο, να σταματήσουν τη διαδικασία σε περίπτωση κρίσης. Εάν η αντίδραση φτάσει στο κρίσιμο επίπεδο, θα απελευθερώσει τεράστια ποσότητα ενέργειας που θα προκαλέσει τη συγχώνευση του πυρήνα, καταστρέφοντας τους τοίχους περιέκτη και διασπείροντας ραδιενεργό υλικό στο περιβάλλον. Τα θραύσματα της αντίδρασης επιβραδύνοντας παράγουν θερμότητα που παγιδεύεται από ένα υγρό μεταφοράς θερμότητας που περιβάλλει τον πυρήνα ουρανίου· απλά, το υγρό μεταφοράς θερμότητας λειτουργεί όπως το ζεστό νερό σε ένα σύστημα θέρμανσης με καλοριφέρ, στο οποίο το νερό μεταφέρει τη θερμότητα που παράγεται από τον λέβητα σε διάφορα σημεία του χώρου. Το συμπιεσμένο υγρό μεταφοράς θερμότητας που φτάνει στον πυρήνα έχει θερμοκρασία 290°C και φτάνει τους 320°C με πίεση 15 MPa ώστε να μην βράσει.
Το θερμαινόμενο υγρό περνάει μέσα από μια γεννήτρια ατμού, στην οποία παράγεται κορεσμένος υγρός ατμός· σε αυτό το σημείο περνάει μέσα από έναν διαχωριστή υγρασίας που το μετατρέπει σε κορεσμένο ξηρό ατμό, και με ένα σύστημα αγωγών μεταφέρεται σε έναν ατμοστρόβιλο που βρίσκεται στο συμβατικό νησί σε τελική θερμοκρασία 290°C και πίεση 5 MPa. Για να διατηρηθεί σταθερή η πίεση, χρησιμοποιείται πιεστήρας. Ο ατμοστρόβιλος είναι μια μηχανή οδήγησης που χρησιμοποιεί τη θερμική ενέργεια του ατμού, μετατρέποντάς τη σε μηχανική εργασία. Με τη μετατρεπόμενη ενέργεια, ο ατμοστρόβιλος κινεί μια γεννήτρια που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας· η ίδια αρχή χρησιμοποιείται στους πιο συνηθισμένους σταθμούς καυσίμων, στους υδροηλεκτρικούς σταθμούς ή στα αιολικά πάρκα.
Όπως είδαμε, ολόκληρη η διαδικασία παράγει μεγάλες ποσότητες ατμού, που πρέπει να διαχειριστεί αφού φύγει από τον ατμοστρόβιλο· με την ψύξη, ο ατμός επιστρέφει σε υγρή κατάσταση και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξανά στη διαδικασία. Κάτω από τον ατμοστρόβιλο τοποθετείται ένας συμπυκνωτής για να ψύξει τον ατμό και χάρη σε ένα ψυκτικό, αυτός μετατρέπεται σε νερό. Η μάζα του νερού που βγαίνει από τον συμπυκνωτή έχει πολύ υψηλή θερμοκρασία και δεν μπορεί να επιστραφεί στην αρχική δεξαμενή, καθώς θα βλάψει το οικοσύστημα· γι’ αυτό προτιμάται η κατασκευή πυρηνικών εργοστασίων κοντά σε ποτάμια, λίμνες ή στις ακτές, όπου οι μεγάλες μάζες νερού μπορούν να μειώσουν σταδιακά τη θερμοκρασία του νερού από τον συμπυκνωτή χωρίς να προκαλέσουν ζημιές. Για τα εργοστάσια που κατασκευάζονται στο εσωτερικό της χώρας, απαιτείται κλειστός κύκλος ψύξης· το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο σύστημα είναι οι πύργοι ψύξης με φυσική ή αναγκαστική κυκλοφορία, με τη βοήθεια μεγάλων ανεμιστήρων.