Kaip veikia atominė elektrinė (AE).
Vienas iš būdų kovoti su aplinkos tarša – pereiti prie švaresnių elektros energijos šaltinių. Šie šaltiniai šiandien pagrįstai apima atominės elektrinės (AE)... Vien Europoje atominių elektrinių dėka kasmet į atmosferą NEišleidžiama daugiau nei pusė milijardo tonų anglies dvideginio, o tai tikrai taptų rimtu taršos šaltiniu, jei energija būtų gaunama deginant angliavandenilius.
Visą parą veikiančių atominių elektrinių dėka daugelis namų ir įmonių visame pasaulyje yra nuolat tiekiami elektra. Be to, stotyse dirba daug specialistų ir tai yra padoriai apmokami darbai.
Kas yra atominė elektrinė? Sužinokime, kaip tai veikia ir kaip tai veikia.
Branduolinės elektrinės (AE) yra tipas šiluminės elektrinės.
Šiluminės energijos šaltinis šiose stotyse yra urano ir plutonio atomų, kurie yra pagrindinis branduolinio kuro šaltinis, branduolio dalijimosi procesas branduoliniuose reaktoriuose.Naudojamas aušinimo skystis yra vanduo arba dujos, pumpuojamos per reaktoriaus kanalus ir garo generatorius. Gautas garas tiekiamas į garo turbinas, kurios varo generatorius, kaip ir įprastose šiluminėse elektrinėse.
Pirmoji pasaulyje atominė elektrinė buvo pastatyta SSRS 1954 m.
Bet kuri atominė elektrinė yra sudėtingas įrangos, prietaisų ir konstrukcijų kompleksas, kurio paskirtis – gaminti elektros energiją, o kaip kuras čia tarnauja speciali medžiaga — uranas-235… Urano-235 branduolių dalijimosi procese išsiskiria didžiulis kiekis branduolinės energijos, kuri lengvai virsta šiluma, o šilumą – elektra.
Branduolinis kancleris — atominės elektrinės širdis, nes ji yra prikrauta branduolinio kuro, o reaktoriaus viduje vyksta kontroliuojama urano-235 dalijimosi grandininė reakcija. Neutronai veikia nestabilius urano-235 branduolius, todėl jie suyra ir išskiria energiją.
Peršasi išvada, kad reaktoriuje naudojamo urano-235 izotopo branduolyje stabilumui neužtenka trijų neutronų, todėl šio elemento branduolys yra labai nestabilus ir lengvai skyla į dvi dalis, verta neutrono, skriejančio į a. tam tikru greičiu, jį partrenkti.
Kai tik toks neutronas patenka į nestabilų branduolį, jis suyra išskirdamas energiją, tačiau tuo pačiu metu iš jau suirusio branduolio išskrenda 2-3 nauji neutronai, jie suskaldo kitus branduolius ir t.t. — taip vyksta grandininė dalijimosi reakcija iš urano-235 branduolių. Ir norint išvengti sprogimo, neutronai, veikiantys kaip saugiklis, turi būti kontroliuojami – į kurą nepatenka per daug neutronų.
Branduoliniuose reaktoriuose, kuriuose įrengtos veikiančios elektrinės, energija generuojama kuro elementuose (kuro strypuose). Paprasčiausiu atveju kuro elementą galima pavaizduoti kaip strypą (šerdį), kuriame yra branduolinio kuro (pavyzdžiui, urano dioksido) ir uždengtą konstrukcinių medžiagų apvalkalu.
Urano branduolių dalijimosi metu jo fragmentai išskrenda dideliu greičiu, tačiau praktiškai nepalieka šerdies, nes jos viduje sulėtėja, perduoda savo energiją atomams ir šildo šerdį.
Kuro elemento šerdyje išsiskirianti šiluma yra energija, kuri vėliau paverčiama elektra sudėtingame konversijos procese šilumokaičio-garų turbinos-generatoriaus sistemoje.
Skilimo fragmentai, judantys kuro elemento šerdyje, „išstumia“ atomus, suardo medžiagų, iš kurių jie pagaminti, kristalinę struktūrą ir lemia jų fizinių savybių pasikeitimą. Kuo ilgiau kuro elementas dirba reaktoriuje, tuo labiau keičiasi aktyviosios zonos savybės, tuo daugiau joje kaupiasi radioaktyvių fragmentų.
Kuras tiekiamas į reaktoriaus darbo zoną specialiuose vamzdeliuose, kurie dedami į moderatorių, galintį neutronų energiją paversti šiluma. Retarderyje panardinimo strypai, pagaminti iš neutronus sugeriančios medžiagos labai tiksliai kontroliuoja reakcijos greitį... Kuo aukščiau pakeliami strypai, tuo daugiau neutronų veikia kurą, atitinkamai, kuo žemiau jie nuleidžiami į reaktorių, tuo reakcija vyksta ne taip intensyviai.
Dviejų kilpų suslėgto vandens reaktoriaus (VVER) atominės elektrinės veikimo schema
Geografiškai reaktorius yra AE pagrindinio pastato reaktorių salėje, taip pat yra branduolinio kuro saugyklos baseinas ir pakrovimo mašina. Darbo zona, kurioje iš tikrųjų vyksta reakcija, yra pastatyta specialioje betoninėje šachtoje, kurioje yra valdymo sistema (darbo režimui pasirinkti) ir apsaugą, kad avarijos atveju reakciją būtų galima greitai sustabdyti.
Šiluma iš branduolinio reaktoriaus darbo zonos pašalinama naudojant skystą arba dujinį aušinimo skystį, kuris praeina tiesiai per reaktoriaus darbo zoną. Šildymo terpės sukaupta šiluma vėliau perduodama vandeniui garo generatoriuje, kur susidaro garas.
Didelio slėgio veikiami garai perduoda savo mechaninę energiją turbinos generatoriuskuri gamina elektros energiją, kuri vėliau perduodama elektros linijų (elektros linijų) – vartotojams. Turbina kartu su garo generatoriumi sumontuota turbinų salėje, iš kurios elektra laidais siunčiama į transformatorių, o po to į elektros liniją.
Atominės elektrinės teritorijoje taip pat yra pastatas, kuriame panaudotas kuras yra laikomas baseinuose. O dideli bokštų pavidalo vamzdžiai, susiaurinti viršuje, yra aušinimo bokštai – cirkuliacinės aušinimo sistemos elementai, kuriuose taip pat yra aušinimo tvenkinys (natūralus arba dirbtinis rezervuaras) ir purškimo baseinai.
Beje, po reakcijos susidariusios atliekos dalinai perdirbamos, o likusios laikomos specialiose talpyklose, kurios apsaugo turinį nuo patekimo į aplinką. Taigi šiandien branduolinė energija yra draugiška aplinkai.O pačios atominės elektrinės neišskiria kenksmingų teršalų į atmosferą, nors yra gana kompaktiškos ir saugios.
Taip pat žiūrėkite: