Energetyka jądrowa dla najmłodszych
Jak pracuje elektrownia jądrowa?
We wszystkich elektrowniach cieplnych, woda jest podgrzewana i odparowywana wewnątrz kotła. Dzięki uwolnieniu energii zmagazynowanej w paliwie, z wody powstaje para wodna jak w czajniku, która może napędzać łopatki turbin. Turbina jest bardzo podobna do wiatraczka, który możesz napędzać dmuchając na niego. Energia cieplna pary wodnej zamienia się więc na energię mechaniczną. Turbina jest połączona do urządzenia wytwarzającego prąd. Zasada jego działania jest zbliżona do dynama jakie jest w twoim rowerze.
Rys. 1. Zasada działania elektrowni.
Podstawowe zasady działania elektrowni jądrowej są takie same jak elektrowni konwencjonalnej. Różnica polega na tym, że w elektrowni konwencjonalnej ciepło wytwarzane jest w procesie spalania węgla, ropy naftowej lub gazu ziemnego (nazywanych paliwami kopalnymi) a w elektrowni jądrowej powstaje podczas występujących reakcji rozszczepienia jąder wewnątrz reaktora.
Rys. 2. Porównanie zasady działania elektrowni konwencjonalnej (górny rysunek) i jądrowej (dolny rysunek).
Paliwem w elektrowni jądrowej jest najczęściej uran w formie ceramicznych pastylek wielkości koniuszka palca, który wkłada się do długich rur a te układa się w pęczki i umieszcza w rdzeniu reaktora. Właśnie tam zachodzi reakcja rozszczepienia atomów uranu.
Rys. 3. Reakcja rozszczepienia i reakcja łańcuchowa.
Podczas pracy reaktora cząstki zwane neutronami uderzają w atomy uranu. Niektóre z atomów uranu po tym zderzeniu ulegają rozbiciu (rozszczepieniu). W reakcji rozszczepienia uwalniają się neutrony i wydziela sie ogromna ilość energii cieplnej. Uwolnione neutrony uderzają w kolejne atomy uranu rozszczepiając je: wydziela sie ciepło i uwalniane są kolejne neutrony. Jedno rozszczepienie wywołuje następne, które z kolei wywołują coraz więcej innych rozszczepień. W ten sposób następuje reakcja łańcuchowa i elektrownia zaczyna normalną pracę.
Rys. 4. Reaktor wyłączony z opuszczonymi prętami sterującymi (lewy rysunek) i reaktor pracujący z podniesionymi częściowo prętami (prawy rysunek).
Konstrukcja reaktorów pozwala kontrolować przebieg reakcji łańcuchowej. Między prętami paliwowymi zawierającymi pastylki z uranem umieszczone są tzw. pręty sterujące wykonane z materiałów silnie pochłaniających neutrony. To powoduje, że część neutronów nie może się zderzać z atomami uranu i ich rozszczepiać. Aby spowolnić reakcję lub wyłączyć reaktor trzeba wprowadzić odpowiednio więcej prętów sterujących, zaś aby ją przyśpieszyć - pręty sterujące trzeba wyciągnąć w całości lub tylko częściowo.
wszystko o energetyce jądrowej
