IT
USA
DE
FR
ES
NL
IT
EN
USA
DE
ZH
ES
FR
PT
JP
RU
AR
KR
PL
RO
VN
HE
TR
CS
HR
DA
FI
EL
SR
SK
SV
HU
Technologische ontwikkeling in de loop der jaren heeft het mogelijk gemaakt om kennis te verwerven over buitengewone fysische principes, zoals de ontdekking van röntgenstralen die de geneeskunde revolutioneerde, het werk van Newton dat Einstein in staat stelde te werken aan de relativiteitstheorie, of de ontdekking van het atoom dat leidde tot kernsplijting.
Al deze prestaties hebben altijd de mening van de wetenschappelijke gemeenschap verdeeld, die deze ontdekkingen als prachtig beschouwde, maar tegelijkertijd op bepaalde manieren ook gevaarlijk.
De samenleving van de 21e eeuw stelt zich al vele jaren vragen over een ontdekking die de wereld veranderde: we hebben het over kernenergie!
Kern- of atoomenergie is de energie die wordt verkregen uit kernreacties en radioactief verval in de vorm van kinetische energie en wordt gebruikt door talrijke technologieën, zoals kerncentrales voor het opwekken van elektriciteit. In 2020 produceerde kernenergie slechts 10% van de wereldwijde elektriciteitsproductie, hoewel het een van de veiligste energiebronnen is in termen van sterfgevallen per eenheid geproduceerde energie. Waarom heeft het publiek dan reserves bij het gebruik van deze technologie?
Laten we samen ontdekken hoe een kerncentrale werkt en elk detail stap voor stap bekijken.
Kerncentrales zijn enorme en zeer complexe gebouwen die worden gebruikt als energiecentrales en energie opwekken door middel van kernsplijting.
Kernsplijting is een reactie waarbij de kern van een zwaar element vervalt en een grote hoeveelheid energie vrijgeeft; de reactie treedt op wanneer een kern van zwaar metaal, zoals uranium-235, wordt gebombardeerd, d.w.z. geraakt door een neutron dat de kern breekt en drie nieuwe neutronen en energie vrijgeeft. Een van deze neutronen wordt geabsorbeerd door een andere uranium-238-kern en gaat verloren in de balans, een tweede neutron kan uit het systeem ontsnappen, en het derde neutron raakt een andere uranium-235-kern, die breekt en meer neutronen vrijgeeft, die op hun beurt andere uranium-235-kernen raken, waardoor een kettingreactie ontstaat.
Deze reactie vormt de basis van de kernreactor, die het verval van het zware materiaal op gecontroleerde wijze beheert.
Laten we nu eens kijken hoe een kerncentrale is opgebouwd en hoe deze werkt!
De installatie is voornamelijk verdeeld in twee eilanden: het eerste wordt het nucleaire eiland genoemd, het gebouw dat de reactor bevat, terwijl het tweede het conventionele eiland wordt genoemd, waar de verkregen kernenergie wordt omgezet in elektriciteit.
Al deze prestaties hebben altijd de mening van de wetenschappelijke gemeenschap verdeeld, die deze ontdekkingen als prachtig beschouwde, maar tegelijkertijd op bepaalde manieren ook gevaarlijk.
De samenleving van de 21e eeuw stelt zich al vele jaren vragen over een ontdekking die de wereld veranderde: we hebben het over kernenergie!
Kern- of atoomenergie is de energie die wordt verkregen uit kernreacties en radioactief verval in de vorm van kinetische energie en wordt gebruikt door talrijke technologieën, zoals kerncentrales voor het opwekken van elektriciteit. In 2020 produceerde kernenergie slechts 10% van de wereldwijde elektriciteitsproductie, hoewel het een van de veiligste energiebronnen is in termen van sterfgevallen per eenheid geproduceerde energie. Waarom heeft het publiek dan reserves bij het gebruik van deze technologie?
Laten we samen ontdekken hoe een kerncentrale werkt en elk detail stap voor stap bekijken.
Kerncentrales zijn enorme en zeer complexe gebouwen die worden gebruikt als energiecentrales en energie opwekken door middel van kernsplijting.
Kernsplijting is een reactie waarbij de kern van een zwaar element vervalt en een grote hoeveelheid energie vrijgeeft; de reactie treedt op wanneer een kern van zwaar metaal, zoals uranium-235, wordt gebombardeerd, d.w.z. geraakt door een neutron dat de kern breekt en drie nieuwe neutronen en energie vrijgeeft. Een van deze neutronen wordt geabsorbeerd door een andere uranium-238-kern en gaat verloren in de balans, een tweede neutron kan uit het systeem ontsnappen, en het derde neutron raakt een andere uranium-235-kern, die breekt en meer neutronen vrijgeeft, die op hun beurt andere uranium-235-kernen raken, waardoor een kettingreactie ontstaat.
Deze reactie vormt de basis van de kernreactor, die het verval van het zware materiaal op gecontroleerde wijze beheert.
Laten we nu eens kijken hoe een kerncentrale is opgebouwd en hoe deze werkt!
De installatie is voornamelijk verdeeld in twee eilanden: het eerste wordt het nucleaire eiland genoemd, het gebouw dat de reactor bevat, terwijl het tweede het conventionele eiland wordt genoemd, waar de verkregen kernenergie wordt omgezet in elektriciteit.
Het nucleaire eiland presenteert zich van buiten als een enorm betonnen blok om de reactor die zich in het midden van de faciliteit bevindt, te isoleren. In de reactor vinden we de kern, bestaande uit splijtbaar materiaal, meestal een mengsel van uranium-238 en uranium-235. Een moderator, meestal zwaar water of grafiet, wordt gebruikt om de gegenereerde neutronen te vertragen, waardoor de kans op splijting toeneemt.
In de reactor bevinden zich ook metalen regelstaven die worden gebruikt om overtollige neutronen op te vangen en worden in de kern gestoken om de kracht van de reactie te reguleren en indien nodig het proces te stoppen in geval van een kritische situatie. Als de reactie het kritische niveau bereikt, zou het een enorme hoeveelheid energie vrijgeven die de kern zou doen smelten, de containmentwanden zou vernietigen en radioactief materiaal in de omgeving zou verspreiden. De fragmenten van de reactie produceren bij het afremmen warmte die wordt opgevangen door een warmteoverdrachtsvloeistof die de uraniumkern omgeeft; eenvoudig gezegd werkt de warmteoverdrachtsvloeistof zoals heet water in een verwarmingssysteem met radiatoren, waarbij het water de warmte die door de ketel wordt gegenereerd naar verschillende punten in de ruimte brengt. De gecomprimeerde warmteoverdrachtsvloeistof die de kern bereikt, heeft een temperatuur van 290 °C en stijgt naar 320 °C bij een druk van 15 MPa, zodat het niet kookt.
De verwarmde vloeistof passeert een stoomgenerator, waarin verzadigde natte stoom wordt geproduceerd; op dit punt passeert het een vochtigheidsseparator die het omzet in verzadigde droge stoom, en met een leidingsysteem wordt het naar een stoomturbine in het conventionele eiland getransporteerd bij een eindtemperatuur van 290 °C en een druk van 5 MPa. Een persdruktank wordt gebruikt om de druk stabiel te houden. De turbine is een aandrijfmachine die de thermische energie van stoom gebruikt en omzet in mechanisch werk. De turbine beweegt vervolgens, met behulp van de omgezette energie, een alternator die wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken; hetzelfde principe wordt gebruikt in de meest voorkomende brandstofgestookte krachtcentrales, evenals in waterkrachtcentrales of windparken.
Zoals we hebben gezien, genereert het hele proces grote hoeveelheden stoom die moeten worden beheerd zodra het de turbine verlaat; door afkoeling keert de stoom terug naar een vloeibare toestand en kan opnieuw in het proces worden gebruikt. Onder de turbine wordt een condensor geplaatst om de stoom af te koelen en dankzij een koelvloeistof wordt deze omgezet in water. De watermassa die uit de condensor komt, heeft een zeer hoge temperatuur en kan niet worden teruggebracht naar het oorspronkelijke bassin, anders zou het het ecosysteem schaden; daarom geeft men de voorkeur aan het bouwen van kerncentrales in de buurt van rivieren, meren of de zee, waar grote hoeveelheden water de temperatuur van het condensorwater geleidelijk kunnen verlagen zonder schade te veroorzaken. Voor krachtcentrales die in het binnenland worden gebouwd, is een gesloten koelsysteem nodig; het meest gebruikte systeem is koeltorens met natuurlijke of geforceerde circulatie, met behulp van grote ventilatoren.
In de reactor bevinden zich ook metalen regelstaven die worden gebruikt om overtollige neutronen op te vangen en worden in de kern gestoken om de kracht van de reactie te reguleren en indien nodig het proces te stoppen in geval van een kritische situatie. Als de reactie het kritische niveau bereikt, zou het een enorme hoeveelheid energie vrijgeven die de kern zou doen smelten, de containmentwanden zou vernietigen en radioactief materiaal in de omgeving zou verspreiden. De fragmenten van de reactie produceren bij het afremmen warmte die wordt opgevangen door een warmteoverdrachtsvloeistof die de uraniumkern omgeeft; eenvoudig gezegd werkt de warmteoverdrachtsvloeistof zoals heet water in een verwarmingssysteem met radiatoren, waarbij het water de warmte die door de ketel wordt gegenereerd naar verschillende punten in de ruimte brengt. De gecomprimeerde warmteoverdrachtsvloeistof die de kern bereikt, heeft een temperatuur van 290 °C en stijgt naar 320 °C bij een druk van 15 MPa, zodat het niet kookt.
De verwarmde vloeistof passeert een stoomgenerator, waarin verzadigde natte stoom wordt geproduceerd; op dit punt passeert het een vochtigheidsseparator die het omzet in verzadigde droge stoom, en met een leidingsysteem wordt het naar een stoomturbine in het conventionele eiland getransporteerd bij een eindtemperatuur van 290 °C en een druk van 5 MPa. Een persdruktank wordt gebruikt om de druk stabiel te houden. De turbine is een aandrijfmachine die de thermische energie van stoom gebruikt en omzet in mechanisch werk. De turbine beweegt vervolgens, met behulp van de omgezette energie, een alternator die wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken; hetzelfde principe wordt gebruikt in de meest voorkomende brandstofgestookte krachtcentrales, evenals in waterkrachtcentrales of windparken.
Zoals we hebben gezien, genereert het hele proces grote hoeveelheden stoom die moeten worden beheerd zodra het de turbine verlaat; door afkoeling keert de stoom terug naar een vloeibare toestand en kan opnieuw in het proces worden gebruikt. Onder de turbine wordt een condensor geplaatst om de stoom af te koelen en dankzij een koelvloeistof wordt deze omgezet in water. De watermassa die uit de condensor komt, heeft een zeer hoge temperatuur en kan niet worden teruggebracht naar het oorspronkelijke bassin, anders zou het het ecosysteem schaden; daarom geeft men de voorkeur aan het bouwen van kerncentrales in de buurt van rivieren, meren of de zee, waar grote hoeveelheden water de temperatuur van het condensorwater geleidelijk kunnen verlagen zonder schade te veroorzaken. Voor krachtcentrales die in het binnenland worden gebouwd, is een gesloten koelsysteem nodig; het meest gebruikte systeem is koeltorens met natuurlijke of geforceerde circulatie, met behulp van grote ventilatoren.