Все дуже просто. У ядерному реакторі розпадається Уран-235, і виділяється величезна кількість теплової енергії, вона кип'ятить воду, пара під тиском крутить турбіну, яка обертається електрогенератор, який виробляє електрику.
Науке відомий принаймні один ядерний реактор природного походження. Він знаходиться в урановому місці в Окло, в Габоні. Щоправда, він вже охолодив півтора мільярда років тому.
Уран-235 - це один із ізотопів урану. Він відрізняється від простого урану тим, що в його ядрі не вистачає 3 нейтронів, через що ядро стає менш стабільним і розпадається на дві частини, коли в нього на великій швидкості врізається нейтрон. При цьому вилітає ще 2-3 нейтрона, які можуть потрапити в інше ядро Урана-235 і розщепити його. І так по ланцюгу. Це називається ядерною реакцією.
Як реагувати
Якщо не контролювати ланцюг ядерної реакції і вона піде занадто швидко, то вийде самий ядерний вибух. Тому слід бути обережним і не розбивати урану надто швидко. Для цього в металевих трубках використовуються речовини, які сповільнюють нейтрони і перетворюють їх на енергію, яка вібрує тепло.
Щоб контролювати швидкість реакції в уповільнювач занурюють стрижні з нейтронів матеріалу, який поглинається. Коли ці стрижні піднімаються, вони вловлюють менше нейтронів і реагують швидше. Якщо стрижні опустять, то реакція знову сповільниться.
Справа техніки
Великі труби в атомних електростанціях насправді не є трубами, а градирними - вежами, які швидко охолоджують пару.
У момент розпаду ядро розколюється на дві частини, які розлітаються з шаленою швидкістю. Але далеко вони не відлітають, б'ються об сусідні атоми, і кінетична енергія перетворюється на теплову.
Далі тепло нагріває воду, перетворює її в пару, пар крутить турбіну, а турбіна крутить генератор, який і виробляє електрику, так само, як у звичайній тепловій електростанції, що працює на вугілля.
Це смішно, але вся ця ядерна фізика, ізотопи урану, ланцюгові ядерні реакції - все для того, щоб вкип'ятити воду.
За чистоту
Атомна енергія не тільки використовується в атомних електростанціях. Існують кораблі та підводні човни, які працюють на ядерній енергії. У 50 років навіть розроблялися атомні автомобілі, літаки та поїзди.
У результаті ядерного реактора утворюються радіоактивні відходи. Деякі з них можна переробляти для подальшого використання, а деякі — в складах, які слід тримати в спеціальних складах, щоб вони не завдали шкоди людині та навколишньому середовищу.
Але, незважаючи на це, ядерна енергія є екологічно чистою. Атомні електростанції не виробляють викидів в атмосферу, потребують дуже мало палива, займають мало місця і, якщо правильно, використовують дуже безпечні.
Але після аварії на Чорнобильській АЕС багато країн призупинили розвиток атомної енергетики. Наприклад, у Франції майже 80 відсотків енергії виробляють атомні електростанції.
В двох тисячах через велику ціну нафти всі згадали про ядерну енергію. Є дослідження компактних ядерних електростанцій, які безпечні, можуть працювати десять років і не вимагають обслуговування.
Атомна електростанція та її пристрій:
Атомна електростанція (АЕС)- Це ядерний устрій, мета якого — виробляти електричну енергію.
- Машина для запуску перевантаженняпаливо(перевантаження).
Роботу цього обладнання контролює персонал, який використовує блакитний щит управління.
Ключовий елемент реактора — зона, що розташована в бетонній шахті. Крім того, він має систему, яка забезпечує керування і захисні функції, і за допомогою неї можна визначити режим, в якому має проходити ланцюгова реакція на поділ. Система також забезпечує аварійний захист, завдяки якому оперативно припиняє реакцію, коли виникає поза штатною ситуацією.
У другій будівліАЕСє турбіна і парогенератори. Крім того, є корпус, де переробляють ядерне паливо і зберігають відпрацьоване ядерне паливо в басейнах, де спеціально запущені запаси.
На територіїатомна станціяПереміщенняконденсатори, а також градирні, охолоджувальні ставки та бризковий басейн є компонентами охолодження. Градірнами називають вежі з бетону та конус, які нагадують про поверхню води.АЕСобладнана високовольтними лініями електропередач, що простягаються за межі її території.
Будівництво першої у світіатомна станціябуло розпочато 1950 року в Росії і завершено чотири роки пізніше. Для цього було вибрано територію поблизу пос. Обнінського (Каслова область).
Однак у 1951 році в США почали виробляти електроенергію, і перший успішний випадок її отримання був зафіксований у штаті Айдахо.
У сфері виробництваелектроенергіїлідують США, де щорічно виробляється понад 788 мільярдів кВт/ч. До списку лідерів за об’ємами також входять Франція, Японія, Німеччина та Росія.
Принцип роботи атомної електростанції:
Виготовлення енергії відбувається за допомогоюреактора, в якому відбувається процес поділу ядер. При цьому розпад важкого ядра на два осколки, які, будучи в дуже порушеному стані, випромінюють нейтрони (і д. частинки). Нейтрони у свою чергу спричиняють нові процеси поділу, які випромінює ще більше нейтронів. Цей безперервний процес розпаду називається ланцюговою ядерною реакцією, характерною особливістю якої є виділення великої кількості енергії. Виробництво цієї енергії і є метою роботиатомна станція(АЕС).
Виробництво включає наступні кроки:
- 1. перетворення ядерної енергії на теплову;
- 2. Перетворювання теплової енергії на механічну;
- 3. перетворення механічної енергії в електричну.
На першому етапі вреакторзвантаження ядерногопаливо(Уран-235) для запуску, що контролює ланцюгову реакцію. Тоді тепло й повільне нейтрони виділяються, а це призводить до значного об’єму тепла. Щоб відвести тепло з активної зони реактора, використовують теплоносник, який пропускається через весь об’єм активної зони. Він може мати рідку або газоподібну форму. Далі відбувається теплова енергія, яка дає змогу створити парогенатор (парогенатор).
На другому етапі її подавання пара в турбогененератор. Тут відбувається перетворення теплової енергії пари в механічну — енергію обертання турбіни.
На третьому етапі, за допомогою генератора відбувається перетворення механічної енергії турбіни в електричну, яка далі прямує до споживача.
Класифікація атомних електростанцій:
Атомні електростанціїкласифікуються за типом діючих в них реакторів. Існує два основних види АЕС:
- з реакторами, що застосовують в роботі теплові нейтрони (водо-одний ядерний реактор, кипить водо-водний реактор, важкий ядерний реактор, графіто-газовийядернийреактор, графіто-водний ядерний реактор і пр. реактори на теплових нейтронах);
- з реакторами, які використовують швидкі нейтрони (реактори на швидких нейтронах).
Згідно з формою енергії, що виробляється, розрізняють два види енергіїатомнийЕлектростанцій :
– АЕСдля виробництва електроенергії;
- АТЕЦ - атомні теплоецентри, які використовуються не лише для електричного виробництва, але й для теплових енергії.
Одно-, два- і триконтурні реактори атомної електростанції:
Реакторатомна станціяЄ одне, два або триконтурні, що має відобразити на схемі роботи теплоносника - вона може мати один, два або три контури. У нашій країні найпоширенішими є станції, обладнані двоконтурними водопровідними реакторами. За даними Розстата, в Росії працює 4АЕСз 1-контурними реакторами, 5 - з 2-контурними і одна - з 3-контурним реактором.
Атомні електростанції з одноконтурним реактором:
Атомні електростанціїЦей тип - з одноконтурним реактором оснащені реакторами типу РБМК 1000. У блокі розміщуються реактор, два конденсаційні турбіни та два генератори. Високі робочі температури реактора дозволяють йому одночасно виконувати роль парогенератора, завдяки чому і стає можливим використовувати одноконтурну схему. І хоча остання річ є відносно проста, її особливості досить складні, щоб захистити відрадіації. Це спричинено тим, що всі елементи блока підхоплюють радіоактивні промені, коли вони використовуються у цій схемі.
Атомні електростанції з двоконтурним реактором:
Двоконтурна схема використовується дляАЕСз реакторами, які стосуються типу ВВЕР. Принцип роботи цих станцій такий: в активній зоні реактора під тиском здійснюється подавання теплоносника, який служить джерелом води. Потім вона нагрівається, нагріваючи воду другого контуру. Радіо радіація випромінюється тільки першим контуром, другий не має радіоактивних властивостей. Цей блок містить генератор, один або два конденсаційних турбіни (у першому випадку потужність).турбіни1 мегават, 2 - 2 — 2 х 500 мегават.