IT
USA
DE
FR
ES
HE
IT
EN
USA
DE
ZH
ES
FR
PT
JP
RU
AR
KR
PL
RO
VN
TR
CS
HR
DA
FI
EL
NL
SR
SK
SV
HU
ההתפתחות הטכנולוגית לאורך השנים איפשרה לרכוש ידע על עקרונות פיזיקליים יוצאי דופן, כגון גילוי קרני הרנטגן ששינה את הרפואה, עבודתו של ניוטון שאפשרה לאיינשטיין לעבוד על תורת היחסות או גילוי האטום שהוביל לביקוע גרעיני.
כל ההישגים הללו תמיד חילקו את דעת הקהילה המדעית, אשר ראתה את התגליות הללו כמופלאות אך באותו הזמן כמסוכנות במובנים מסוימים.
החברה במאה ה-21 שואלת מזה שנים רבות על תגלית ששינתה את העולם: אנחנו מדברים על אנרגיה גרעינית!
אנרגיה גרעינית או אטומית היא האנרגיה שמתקבלת מתגובות גרעיניות והתפרקות רדיואקטיבית בצורת אנרגיה קינטית ומשמשת בטכנולוגיות רבות, כגון תחנות כוח גרעיניות לייצור חשמל. בשנת 2020, האנרגיה הגרעינית היוותה רק 10% מהייצור העולמי של חשמל, אף שהיא נחשבת לאחת ממקורות האנרגיה הבטוחים ביותר מבחינת מקרי מוות ליחידת אנרגיה מיוצרת. אז מדוע יש לציבור הסתייגויות משימוש בטכנולוגיה הזו?
בואו נגלה יחד איך פועלת תחנת כוח גרעינית ונראה בפירוט כל שלב.
תחנות כוח גרעיניות הן מבנים עצומים ומורכבים מאוד, המשמשים כתחנות כוח ומייצרים אנרגיה באמצעות ביקוע גרעיני.
ביקוע גרעיני הוא תגובה שבה גרעין של יסוד כבד מתפרק על ידי פליטת כמות עצומה של אנרגיה; התגובה מתרחשת כאשר גרעין של מתכת כבדה, כמו אורניום-235, מופצץ, כלומר נתקף על ידי נייטרון ששובר את הגרעין ומשחרר שלושה נייטרונים חדשים ואנרגיה. אחד הנייטרונים הללו נבלע על ידי גרעין אורניום-238 אחר ואובד באיזון, נייטרון שני יכול להימלט מהמערכת, והנייטרון השלישי פוגע בגרעין אורניום-235 נוסף שמתפרק ומשחרר עוד נייטרונים, שיתקפו בתורם גרעיני אורניום-235 אחרים וייצרו תגובת שרשרת.
תגובה זו היא הבסיס של הכור הגרעיני, שמנהל את ההתפרקות של החומר הכבד בצורה מבוקרת.
עכשיו נראה איך בנויה ואיך פועלת תחנת כוח גרעינית!
המתקן מחולק בעיקר לשני איים: הראשון נקרא האי הגרעיני, המבנה המכיל את הכור, והשני נקרא האי הקונבנציונלי, שבו האנרגיה הגרעינית הנרכשת מנוהלת להמרתה לחשמל.
כל ההישגים הללו תמיד חילקו את דעת הקהילה המדעית, אשר ראתה את התגליות הללו כמופלאות אך באותו הזמן כמסוכנות במובנים מסוימים.
החברה במאה ה-21 שואלת מזה שנים רבות על תגלית ששינתה את העולם: אנחנו מדברים על אנרגיה גרעינית!
אנרגיה גרעינית או אטומית היא האנרגיה שמתקבלת מתגובות גרעיניות והתפרקות רדיואקטיבית בצורת אנרגיה קינטית ומשמשת בטכנולוגיות רבות, כגון תחנות כוח גרעיניות לייצור חשמל. בשנת 2020, האנרגיה הגרעינית היוותה רק 10% מהייצור העולמי של חשמל, אף שהיא נחשבת לאחת ממקורות האנרגיה הבטוחים ביותר מבחינת מקרי מוות ליחידת אנרגיה מיוצרת. אז מדוע יש לציבור הסתייגויות משימוש בטכנולוגיה הזו?
בואו נגלה יחד איך פועלת תחנת כוח גרעינית ונראה בפירוט כל שלב.
תחנות כוח גרעיניות הן מבנים עצומים ומורכבים מאוד, המשמשים כתחנות כוח ומייצרים אנרגיה באמצעות ביקוע גרעיני.
ביקוע גרעיני הוא תגובה שבה גרעין של יסוד כבד מתפרק על ידי פליטת כמות עצומה של אנרגיה; התגובה מתרחשת כאשר גרעין של מתכת כבדה, כמו אורניום-235, מופצץ, כלומר נתקף על ידי נייטרון ששובר את הגרעין ומשחרר שלושה נייטרונים חדשים ואנרגיה. אחד הנייטרונים הללו נבלע על ידי גרעין אורניום-238 אחר ואובד באיזון, נייטרון שני יכול להימלט מהמערכת, והנייטרון השלישי פוגע בגרעין אורניום-235 נוסף שמתפרק ומשחרר עוד נייטרונים, שיתקפו בתורם גרעיני אורניום-235 אחרים וייצרו תגובת שרשרת.
תגובה זו היא הבסיס של הכור הגרעיני, שמנהל את ההתפרקות של החומר הכבד בצורה מבוקרת.
עכשיו נראה איך בנויה ואיך פועלת תחנת כוח גרעינית!
המתקן מחולק בעיקר לשני איים: הראשון נקרא האי הגרעיני, המבנה המכיל את הכור, והשני נקרא האי הקונבנציונלי, שבו האנרגיה הגרעינית הנרכשת מנוהלת להמרתה לחשמל.
האי הגרעיני מציג את עצמו מבחוץ כגוש בטון עצום כדי לבודד את הכור הממוקם במרכז המתקן. בכור נמצא הליבה או הגרעין שמורכב מחומר בקיע, בדרך כלל תערובת של אורניום-238 ואורניום-235. מאט, בדרך כלל מים כבדים או גרפיט, משמש להאטת הנייטרונים הנוצרים, ובכך מגדיל את הסבירות לביקוע.
בכור ישנם גם מוטות בקרה ממתכת המשמשים ללכידת נייטרונים עודפים, ומוחדרים לליבה כדי לווסת את עוצמת התגובה, ואם יש צורך, לעצור את התהליך במקרה של מצב חירום. אם התגובה תגיע לרמה קריטית, היא תשחרר כמות עצומה של אנרגיה שתגרום להתכת הליבה, תהרוס את הקירות המבודדים ותפזר חומר רדיואקטיבי לסביבה. שברי התגובה המאטה מייצרים חום שנלכד על ידי נוזל העברת חום המקיף את ליבת האורניום; בפשטות, נוזל העברת החום פועל באותו אופן כמו מים חמים במערכת חימום עם רדיאטורים, שבה המים נושאים את החום שנוצר על ידי הדוד לנקודות שונות בחדר. הנוזל המועבר בלחץ שמגיע לליבה יש טמפרטורה של 290 מעלות צלזיוס, ומגיע ל-320 מעלות צלזיוס בלחץ של 15 מגפ"ס כך שלא ירתח.
הנוזל המחומם עובר דרך מחולל אדים, שבו נוצר אדים רווי לח; בשלב זה הוא עובר דרך מפריד לחות שהופך אותו לאדים רווי יבש, ובמערכת הולכה מועבר לטורבינת הקיטור הממוקמת באי הקונבנציונלי בטמפרטורה סופית של 290 מעלות צלזיוס ובלחץ של 5 מגפ"ס. לחץ היציבות נשמר באמצעות מגביר לחץ. הטורבינה היא מכונה המשתמשת באנרגיית החום של האדים להמרתה לעבודה מכנית. הטורבינה, באמצעות האנרגיה שהומרה, מניעה גנרטור המשמש לייצור חשמל; אותו עיקרון מוחל בתחנות כוח דלק הנפוצות ביותר, בתחנות הידרואלקטריות או בתחנות רוח.
כפי שראינו, התהליך כולו מייצר כמויות גדולות של אדים, שיש לנהל כאשר הם יוצאים מהטורבינה; על ידי קירורו, האדים חוזרים למצב נוזלי וניתן להשתמש בהם מחדש בתהליך. מתחת לטורבינה ממוקם מעבה לקירור האדים, ובזכות נוזל קירור הוא מומר למים. מסת המים היוצאת מהמעבה יש טמפרטורה גבוהה מאוד ולא ניתן לשחרר אותה למאגר המקורי, אחרת תפגע במערכת האקולוגית; זו הסיבה שמעדיפים לבנות תחנות כוח גרעיניות בסמוך לנהר, אגם או חוף הים, שם מסות המים הגדולות יכולות להוריד את טמפרטורת המים מהמעבה בהדרגה ללא גרימת נזק. עבור תחנות הנבנות בפנים היבשה, יש צורך במעגל קירור סגור; המערכת הנפוצה ביותר היא מגדלי קירור עם סירקולציה טבעית או כפויה, בעזרת מאווררים גדולים.
בכור ישנם גם מוטות בקרה ממתכת המשמשים ללכידת נייטרונים עודפים, ומוחדרים לליבה כדי לווסת את עוצמת התגובה, ואם יש צורך, לעצור את התהליך במקרה של מצב חירום. אם התגובה תגיע לרמה קריטית, היא תשחרר כמות עצומה של אנרגיה שתגרום להתכת הליבה, תהרוס את הקירות המבודדים ותפזר חומר רדיואקטיבי לסביבה. שברי התגובה המאטה מייצרים חום שנלכד על ידי נוזל העברת חום המקיף את ליבת האורניום; בפשטות, נוזל העברת החום פועל באותו אופן כמו מים חמים במערכת חימום עם רדיאטורים, שבה המים נושאים את החום שנוצר על ידי הדוד לנקודות שונות בחדר. הנוזל המועבר בלחץ שמגיע לליבה יש טמפרטורה של 290 מעלות צלזיוס, ומגיע ל-320 מעלות צלזיוס בלחץ של 15 מגפ"ס כך שלא ירתח.
הנוזל המחומם עובר דרך מחולל אדים, שבו נוצר אדים רווי לח; בשלב זה הוא עובר דרך מפריד לחות שהופך אותו לאדים רווי יבש, ובמערכת הולכה מועבר לטורבינת הקיטור הממוקמת באי הקונבנציונלי בטמפרטורה סופית של 290 מעלות צלזיוס ובלחץ של 5 מגפ"ס. לחץ היציבות נשמר באמצעות מגביר לחץ. הטורבינה היא מכונה המשתמשת באנרגיית החום של האדים להמרתה לעבודה מכנית. הטורבינה, באמצעות האנרגיה שהומרה, מניעה גנרטור המשמש לייצור חשמל; אותו עיקרון מוחל בתחנות כוח דלק הנפוצות ביותר, בתחנות הידרואלקטריות או בתחנות רוח.
כפי שראינו, התהליך כולו מייצר כמויות גדולות של אדים, שיש לנהל כאשר הם יוצאים מהטורבינה; על ידי קירורו, האדים חוזרים למצב נוזלי וניתן להשתמש בהם מחדש בתהליך. מתחת לטורבינה ממוקם מעבה לקירור האדים, ובזכות נוזל קירור הוא מומר למים. מסת המים היוצאת מהמעבה יש טמפרטורה גבוהה מאוד ולא ניתן לשחרר אותה למאגר המקורי, אחרת תפגע במערכת האקולוגית; זו הסיבה שמעדיפים לבנות תחנות כוח גרעיניות בסמוך לנהר, אגם או חוף הים, שם מסות המים הגדולות יכולות להוריד את טמפרטורת המים מהמעבה בהדרגה ללא גרימת נזק. עבור תחנות הנבנות בפנים היבשה, יש צורך במעגל קירור סגור; המערכת הנפוצה ביותר היא מגדלי קירור עם סירקולציה טבעית או כפויה, בעזרת מאווררים גדולים.