IT
USA
DE
FR
ES
PL
IT
EN
USA
DE
ZH
ES
FR
PT
JP
RU
AR
KR
RO
VN
HE
TR
CS
HR
DA
FI
EL
NL
SR
SK
SV
HU
Rozwój technologii na przestrzeni lat pozwolił zdobyć wiedzę na temat niezwykłych zasad fizycznych, takich jak odkrycie promieni rentgenowskich, które zrewolucjonizowały medycynę, praca Newtona, która pozwoliła Einsteinowi pracować nad teorią względności, czy odkrycie atomu, które doprowadziło do rozszczepienia jądrowego.
Wszystkie te osiągnięcia zawsze dzieliły opinię społeczności naukowej, która uważała te odkrycia za wspaniałe, ale jednocześnie potencjalnie niebezpieczne pod pewnymi względami.
Społeczeństwo XXI wieku od wielu lat zastanawia się nad odkryciem, które zrewolucjonizowało świat: mowa o energii jądrowej!
Energia jądrowa, czy atomowa, to energia uzyskiwana z reakcji jądrowych i rozpadu promieniotwórczego w postaci energii kinetycznej, wykorzystywana przez liczne technologie, takie jak elektrownie jądrowe do pozyskiwania energii elektrycznej. W 2020 roku energia jądrowa stanowiła jedynie 10% globalnej produkcji energii elektrycznej, mimo że jest jednym z najbezpieczniejszych źródeł energii pod względem liczby zgonów na jednostkę wyprodukowanej energii. Dlaczego więc opinia publiczna ma zastrzeżenia co do korzystania z tej technologii?
Przyjrzyjmy się razem, jak działa elektrownia jądrowa i zobaczmy szczegółowo każdy krok.
Elektrownie jądrowe to ogromne i bardzo skomplikowane budynki, które są wykorzystywane jako elektrownie i produkują energię poprzez rozszczepienie jądrowe.
Rozszczepienie jądrowe to reakcja, w której jądro ciężkiego pierwiastka rozpada się, emitując dużą ilość energii; reakcja zachodzi, gdy jądro ciężkiego metalu, takiego jak uran-235, jest bombardowane, tj. uderzane przez neutron, który rozbija jądro, uwalniając trzy nowe neutrony i energię. Jeden z tych neutronów jest absorbowany przez inne jądro uranu-238 i jest tracony w bilansie, drugi neutron może uciec z układu, a trzeci neutron uderza w inne jądro uranu-235, które się rozszczepia, uwalniając kolejne neutrony, które z kolei uderzają w inne jądra uranu-235, tworząc tym samym reakcję łańcuchową.
Ta reakcja jest podstawą reaktora jądrowego, który w kontrolowany sposób zarządza rozpadem ciężkiego materiału.
Zobaczmy teraz, jak zbudowana jest elektrownia jądrowa i jak działa!
Instalacja jest podzielona głównie na dwie wyspy: pierwsza to tzw. wyspa jądrowa, budynek zawierający reaktor, a druga to wyspa konwencjonalna, która zarządza uzyskaną energią jądrową, aby przekształcić ją w energię elektryczną.
Wszystkie te osiągnięcia zawsze dzieliły opinię społeczności naukowej, która uważała te odkrycia za wspaniałe, ale jednocześnie potencjalnie niebezpieczne pod pewnymi względami.
Społeczeństwo XXI wieku od wielu lat zastanawia się nad odkryciem, które zrewolucjonizowało świat: mowa o energii jądrowej!
Energia jądrowa, czy atomowa, to energia uzyskiwana z reakcji jądrowych i rozpadu promieniotwórczego w postaci energii kinetycznej, wykorzystywana przez liczne technologie, takie jak elektrownie jądrowe do pozyskiwania energii elektrycznej. W 2020 roku energia jądrowa stanowiła jedynie 10% globalnej produkcji energii elektrycznej, mimo że jest jednym z najbezpieczniejszych źródeł energii pod względem liczby zgonów na jednostkę wyprodukowanej energii. Dlaczego więc opinia publiczna ma zastrzeżenia co do korzystania z tej technologii?
Przyjrzyjmy się razem, jak działa elektrownia jądrowa i zobaczmy szczegółowo każdy krok.
Elektrownie jądrowe to ogromne i bardzo skomplikowane budynki, które są wykorzystywane jako elektrownie i produkują energię poprzez rozszczepienie jądrowe.
Rozszczepienie jądrowe to reakcja, w której jądro ciężkiego pierwiastka rozpada się, emitując dużą ilość energii; reakcja zachodzi, gdy jądro ciężkiego metalu, takiego jak uran-235, jest bombardowane, tj. uderzane przez neutron, który rozbija jądro, uwalniając trzy nowe neutrony i energię. Jeden z tych neutronów jest absorbowany przez inne jądro uranu-238 i jest tracony w bilansie, drugi neutron może uciec z układu, a trzeci neutron uderza w inne jądro uranu-235, które się rozszczepia, uwalniając kolejne neutrony, które z kolei uderzają w inne jądra uranu-235, tworząc tym samym reakcję łańcuchową.
Ta reakcja jest podstawą reaktora jądrowego, który w kontrolowany sposób zarządza rozpadem ciężkiego materiału.
Zobaczmy teraz, jak zbudowana jest elektrownia jądrowa i jak działa!
Instalacja jest podzielona głównie na dwie wyspy: pierwsza to tzw. wyspa jądrowa, budynek zawierający reaktor, a druga to wyspa konwencjonalna, która zarządza uzyskaną energią jądrową, aby przekształcić ją w energię elektryczną.
Zewnętrznie wyspa jądrowa prezentuje się jako ogromny blok betonu, aby odizolować reaktor umieszczony w centrum instalacji. W reaktorze znajduje się rdzeń z materiału rozszczepialnego, zwykle mieszanina uranu-238 i uranu-235. Moderator, zazwyczaj ciężka woda lub grafit, jest używany do spowolnienia generowanych neutronów, co zwiększa prawdopodobieństwo rozszczepienia.
W reaktorze znajdują się również metalowe pręty kontrolne, które są używane do przechwytywania nadmiarowych neutronów i są wprowadzane do rdzenia w celu moderowania mocy reakcji oraz, w razie potrzeby, zatrzymania procesu w sytuacji krytycznej. Gdyby reakcja osiągnęła poziom krytyczny, uwolniłaby ogromną ilość energii, która spowodowałaby stopienie rdzenia, zniszczenie ścian obudowy i rozprzestrzenienie materiału radioaktywnego do środowiska. Fragmenty reakcji podczas spowolnienia wytwarzają ciepło, które jest przechwytywane przez płyn przenoszący ciepło otaczający rdzeń uranu. Mówiąc prościej, płyn przenoszący ciepło działa podobnie jak gorąca woda w systemie ogrzewania z grzejnikami, w którym woda przenosi ciepło wytwarzane przez kocioł do różnych punktów w pomieszczeniu. Sprężony płyn przenoszący ciepło docierający do rdzenia ma temperaturę 290 °C i osiąga 320 °C przy ciśnieniu 15 MPa, aby zapobiec wrzeniu.
Podgrzany płyn przepływa przez generator pary, w którym powstaje nasycona wilgotna para, w tym momencie przechodzi przez separator wilgoci, który przekształca ją w nasyconą suchą parę, i za pomocą systemu przewodników jest transportowana do turbiny parowej znajdującej się na wyspie konwencjonalnej przy końcowej temperaturze 290 °C i ciśnieniu 5 MPa. Używa się presurizatora, aby utrzymać stabilne ciśnienie. Turbina jest maszyną napędową, która wykorzystuje energię cieplną pary, przekształcając ją w pracę mechaniczną. Turbina z kolei, przy użyciu przekształconej energii, porusza alternator, który służy do produkcji energii elektrycznej; ten sam zasadniczy proces stosuje się w najczęstszych elektrowniach paliwowych, a także w elektrowniach wodnych i elektrowniach wiatrowych.
Jak mogliśmy zaobserwować, cały proces generuje duże ilości pary, którą należy kontrolować po opuszczeniu turbiny; poprzez schłodzenie para wraca do stanu ciekłego i może być ponownie wykorzystana w procesie. Pod turbiną umieszczony jest skraplacz w celu schłodzenia pary, a dzięki płynowi chłodzącemu zostaje przekształcona w wodę. Masa wody wypływająca ze skraplacza ma bardzo wysoką temperaturę i nie może być wprowadzona do zbiornika, z którego pochodzi, gdyż mogłoby to zaszkodzić ekosystemowi; dlatego preferuje się budowanie elektrowni jądrowych w pobliżu rzek, jezior lub wybrzeża, gdzie duże masy wody mogą stopniowo obniżać temperaturę wody skraplacza bez szkody dla środowiska. W przypadku elektrowni wybudowanych w głębi lądu konieczne jest zastosowanie zamkniętego obiegu chłodzenia; najczęściej stosowanym systemem są wieże chłodnicze z naturalnym lub wymuszonym obiegiem przy użyciu dużych wentylatorów.
W reaktorze znajdują się również metalowe pręty kontrolne, które są używane do przechwytywania nadmiarowych neutronów i są wprowadzane do rdzenia w celu moderowania mocy reakcji oraz, w razie potrzeby, zatrzymania procesu w sytuacji krytycznej. Gdyby reakcja osiągnęła poziom krytyczny, uwolniłaby ogromną ilość energii, która spowodowałaby stopienie rdzenia, zniszczenie ścian obudowy i rozprzestrzenienie materiału radioaktywnego do środowiska. Fragmenty reakcji podczas spowolnienia wytwarzają ciepło, które jest przechwytywane przez płyn przenoszący ciepło otaczający rdzeń uranu. Mówiąc prościej, płyn przenoszący ciepło działa podobnie jak gorąca woda w systemie ogrzewania z grzejnikami, w którym woda przenosi ciepło wytwarzane przez kocioł do różnych punktów w pomieszczeniu. Sprężony płyn przenoszący ciepło docierający do rdzenia ma temperaturę 290 °C i osiąga 320 °C przy ciśnieniu 15 MPa, aby zapobiec wrzeniu.
Podgrzany płyn przepływa przez generator pary, w którym powstaje nasycona wilgotna para, w tym momencie przechodzi przez separator wilgoci, który przekształca ją w nasyconą suchą parę, i za pomocą systemu przewodników jest transportowana do turbiny parowej znajdującej się na wyspie konwencjonalnej przy końcowej temperaturze 290 °C i ciśnieniu 5 MPa. Używa się presurizatora, aby utrzymać stabilne ciśnienie. Turbina jest maszyną napędową, która wykorzystuje energię cieplną pary, przekształcając ją w pracę mechaniczną. Turbina z kolei, przy użyciu przekształconej energii, porusza alternator, który służy do produkcji energii elektrycznej; ten sam zasadniczy proces stosuje się w najczęstszych elektrowniach paliwowych, a także w elektrowniach wodnych i elektrowniach wiatrowych.
Jak mogliśmy zaobserwować, cały proces generuje duże ilości pary, którą należy kontrolować po opuszczeniu turbiny; poprzez schłodzenie para wraca do stanu ciekłego i może być ponownie wykorzystana w procesie. Pod turbiną umieszczony jest skraplacz w celu schłodzenia pary, a dzięki płynowi chłodzącemu zostaje przekształcona w wodę. Masa wody wypływająca ze skraplacza ma bardzo wysoką temperaturę i nie może być wprowadzona do zbiornika, z którego pochodzi, gdyż mogłoby to zaszkodzić ekosystemowi; dlatego preferuje się budowanie elektrowni jądrowych w pobliżu rzek, jezior lub wybrzeża, gdzie duże masy wody mogą stopniowo obniżać temperaturę wody skraplacza bez szkody dla środowiska. W przypadku elektrowni wybudowanych w głębi lądu konieczne jest zastosowanie zamkniętego obiegu chłodzenia; najczęściej stosowanym systemem są wieże chłodnicze z naturalnym lub wymuszonym obiegiem przy użyciu dużych wentylatorów.