Downloaded 55 times
Nuklearne elektrane
- 1.
- 2. Sta je nuklearnaelektrana? Nuklearna elektrana je vrsta termoelektrane koja kao izvor energije koristi toplinu dobijenu fisijama nuklearnog goriva u (barem jednom) nuklearnom reaktoru. Kao i u većini ostalih termoelektrana, dobijena se toplina koristi za proizvodnju pare koja pokreće parnu turbinu spojenu na električni generator.
- 3. Prvi je korak izvlačenje nuklearne energije, pohranjene u jezgrima atoma nuklearnog goriva. Nuklearna se energija pretvara u toplotnu nuklearnom reaktoru, pomoću lančane reakcije nuklearne fisije. Dobijena toplotna energija se zatim treba odvesti iz reaktora. Mehanizam odvođenja topline ovisi o vrsti nuklearnog reaktora. Najveći broj reaktora koji su danas u pogonu su reaktori s vodom pod pritiskom (PWR - Pressurized water reactor). U takvoj vrsti reaktora tekuća voda oplakuje nuklearno gorivo i zagrejava se, te teče prema parogeneratoru. Parogenerator je izmenjivač topline koji odvaja primarni krug od sekundarnog. Voda potekla iz reaktora (voda primarnog kruga) ulazi u parogenerator i greje vodu sekundarnog kruga, a zatim se pomoću primarnih pumpi vraća u reaktor.
- 4. Delovi nuklearne elektrane Konverzijaenergije iz nuklearne u električnu u nuklearnoj se elektrani obavlja posredno, u nekoliko koraka.
- 5. Voda sekundarnog kruga, koja se s primarnom vodom ne meša, preuzima njenu toplinu kroz cevi parogeneratora i vri. Nastala para se privodi parnoj turbini, gde predaje svoju energiju rotoru turbine (pretvorba toplotne u mehaničku energiju). Rotor turbine je na istoj osovini kao i rotor električnog generatora, čime se ostvaruje konačna pretvorba energije u električnu. Para izašla iz turbine se odvodi u kondenzator, gdje se hladi i kondenzuje, pa se pomoću sekundarnih pumpi vraća u parogenerator, zatvarajući tako sekundarni krug.
- 7. Nuklearni reaktori Nuklearni reaktor u nuklearnim elektranama je sprava u kojoj se odvija kontrolisana lančana reakcija nuklearne fisije. Postoji nekoliko podela energetskih nuklearnih reaktora prema tipu fisije koja se koristi, vrsti goriva, hladioca i moderatora. Fisijom atoma goriva nastaju brzi neutroni, odnosno atomi velike energije. Ukoliko je reaktor takav da nastavlja lančanu reakciju koristeći brze neutrone, radi se o brzom reaktoru. Međutim, gotovo svi reaktori danas u upotrebi su termički reaktori - oni usporavaju neutrone pomoću moderatora. Usporavanje neutrona se još zove termalizacija, a usporeni neutroni termički.
- 8. NUKLEARNO GORIVO Gorivoje najčešće prirodni ili obogaćeni uranijum u formi metala ili oksida. U nekim se elektranama koristi MOX (mixed-oxide) gorivo, mešavina oksida plutonijuma i urana.
- 9. HLADIOC Hladioc,odnosno rashladnifluid, je medij koji odvodi toplinu nastalu fisijama iz nuklearnog reaktora. Često je hladioc voda (obična ili teška), a može biti i ugljenikov dioksid ili helijum. Kod brzih reaktora hladioc je rastaljeni metal.
- 10. MODERATOR Moderator je tvar koja usporava brze neutrone nastale fisijama do termičkih brzina, odnosno energija (manje od jednog elektronvolta. Ovisno o tipu reaktora, može biti voda (u tom slučaju je voda ujedno i moderator i hladioc) ili grafit. Brzi reaktori nemaju moderatora.
- 12. PAROGENERATOR Parogenerator je naprava koja se nalazi u nuklearnim elektranama s tlakovodnim reaktorima. Pošto se u takvim elektranama vodi ne dopušta ključanje u reaktoru, a svejedno je potrebno proizvesti paru za korištenje parnih turbina, tok vode se deli u dva kruga, primarni i sekundarni. Primarnim krugom teče voda koja toplinu proizvedenu fisijama odvodi iz reaktora i predaje je sekundarnoj vodi u parogeneratoru. Na sekundarnoj se strani vodi dozvoljava isparavanje (to se postiže nižim pritiskom sekundarnog kruga), te nastala para vrti rotore parnih turbina.
- 13. Parogenerator je komponenta nuklearne elektrane u kojoj se odvija predaja topline iz primarnog u sekundarni krug i isparavanje sekundarne vode. U donjem delu se nalazi nekoliko hiljada U-cevi kroz koje teče primarna voda. Oko U-cevi teče voda sekundarnog kruga, koja s njih uzima toplinu. Para nastala vrenjem sekundarne vode odlazi prema gornjem delu parogeneratora, gdje se nalaze separatori vlage, koji osiguravaju da u pari koja odlazi prema turbinama nema kapljica tekuće vode.
- 14. Parogeneratori suvelike komponente, mase preko stotinu tona, i visine dvadesetak metara. Ovisno o snazi, nuklearna elektrana će imati određen broj reaktora. Može se reći da na svakih tristotinjak megavata električne snage elektrane dolazi po jedan parogenerator. Pošto su nuklearne elektrane redovno velike snage, u pravilu će imati barem dva parogeneratora.
- 15. VISOK NIVO OTPADA Mesečno se u svakom nuklearnom reaktoru proizvede 20-30 tona otpada visokog nivoa. Predloženo je nekoliko metoda odlaganja otpada, uključujući ukop u stabilne geološke strukture, transmutaciju i odlaganje u svemir. Budući da svaka od metoda zahteva duze vreme za provođenje, trenutno se koristi privremeno skladištenje. Kako se nuklearno gorivo nema gde zbrinuti, neki eksperimentalni nuklearni reaktori ne proizvode otpad koji sadrži dugotrajne radioaktivne izotope, odnosno, spaljuju te izotope iz drugih reaktora preko preobrazaja u elemente s niskom radioaktivnošću.