2. Sta je nuklearna elektrana?
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.
6.
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
Gorivo je 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 rashladni fluid, 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.
11.
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 su velike 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.
