0 просмотров

Основы ядерной энергетики — Как производится ядерная энергия?

пропустить навигационную цепочку

Электростанция Пика Команчей

  • Что такое уран?
  • Ресурсы урана в Нью-Мексико
  • Исследования урана в Бюро геологии штата Нью-Мексико

исправить

В настоящее время примерно 17 % электроэнергии в мире производится атомными электростанциями, но в некоторых странах, например во Франции, более 75 % их электроэнергии производится на атомной энергии (Как это работает). Соединенные Штаты, с другой стороны, производят только около 15% электроэнергии из ядерной энергетики.

Атомные электростанции используют пеллеты в качестве топлива для электростанций. Таблетка содержит примерно 3% урана-235, заключенного в керамическую матрицу.

исправить

Таблетки выровнены в линейные массивы (твэлы), которые перемежаются подвижными стержнями управления. Стержни управления служат для ослабления (или остановки) ядерных реакций, чтобы ядерные реакции не вышли из-под контроля, или для обслуживания реактора (т. е. для замены топливных стержней). Вся сборка (активная зона реактора) погружена в воду, чтобы активная зона оставалась прохладной. Электростанция, подобная Пику Команчей (фото выше), может иметь до 13 миллионов гранул в реакторе одновременно, и они остаются там от 3 до 4 лет. Для оптимизации выработки электроэнергии от одной трети до четверти топливных стержней заменяются каждые 12–18 месяцев.

исправить

Корпус реактора размещается сначала в облицовке радиационной защиты, а затем в защитной оболочке. Эта конструкция с двойными стенками предназначена для обеспечения безопасности населения от утечек радиации (в отличие от реакторов старого советского образца).Защитные конструкции (большие купола на фото с пика Команчи) спроектированы таким образом, чтобы противостоять ударам больших пассажирских самолетов и другим возможным крупным авариям/атакам.

Статья в тему:  Какие исторические события мотивировали ядерные испытания

Типы реакторов

Ядерное деление производит тепло, и это тепло используется для нагрева воды и производства пара. Пар приводит в действие турбины, которые вращают генераторы. Генераторы производят электричество. Атомная энергетика вырабатывает электроэнергию так же, как угольные или дизельные электростанции. Что отличается от двух других, так это то, что ядерная энергия не производит парниковых газов, как при сжигании ископаемого топлива. Он производит отработавшее ядерное топливо, которое является радиоактивным, и у него есть проблемы с утилизацией. Перейти на страницу Почему ядерная? для обсуждения плюсов и минусов атомной энергии.

В настоящее время используются два основных типа реакторов: реакторы под давлением (PWR) и реакторы с кипящей водой (BWR). В реакторе с водой под давлением вода нагревается за счет ядерных реакций, но поскольку вода находится под давлением, она не кипит. Вода в реакторе нагревает воду на стороне парогенератора, но она находится в другом контуре, поэтому они не смешиваются. В реакторе с кипящей водой вода закипает за счет тепла, выделяемого при делении ядер. Вода из реактора питает турбину. В обеих системах вода используется повторно.

Будущее ядерной энергетики

Будущее ядерной энергетики зависит от безопасных и эффективных конструкций реакторов. В прошлом Соединенные Штаты использовали несколько типов реакторов, но каждая станция в основном была уникальной. Это означает, что персонал не может легко переключаться между объектами без повторного изучения конструкции станции. Франция, с другой стороны, начала с базовой конструкции завода. Несмотря на то, что они улучшили конструкцию с помощью новых технологий, это по-прежнему означает, что для ознакомления персонала с новым заводом требуется гораздо более короткая кривая обучения.

Статья в тему:  С какого побережья могла поразить ядерная бомба, запущенная с

В США следующим крупным изменением в конструкции АЭС станут реакторы поколения IV:

Тепловые реакторы

Есть три типа реакторов с очень высокой температурой (тепловых) из шести эскизных проектов, которые были одобрены. Как правило, они имеют графитовые сердечники, охлаждаются гелием и могут достигать температуры более 1000°C. Из-за высоких температур эти реакторы также способны производить водород в дополнение к электричеству. Кроме того, они безопаснее, потому что построены так, чтобы выдерживать очень высокие температуры, что снижает вероятность несчастных случаев, а газ менее опасен, чем установки с водяным охлаждением (где вода способна поглощать нейтроны).

Топливная галька

Галька VHTR использует топливные гранулы TRISO для пассивной безопасности. Топливо заключено в «камешки» из графитовых сфер размером с теннисный мяч (см. фото ниже), которые контролируют ядерные реакции, что делает эту конструкцию более безопасной.

Реактор с сверхкритической водой использует сверхкритическую воду, а не такой газ, как гелий, в качестве замедляющей среды. По конструкции аналогичны старым электростанциям, но способны выдерживать высокое давление и производить электроэнергию дешевле и эффективнее.

Реактор с расплавленной солью использует расплавленную соль в качестве основного теплоносителя. Из-за расплавленной соли они считаются более безопасными, чем современные реакторы. Кроме того, это небольшие системы, поэтому их быстрее построить и ввести в эксплуатацию. С этими реакторами также не связан пар высокого давления, но опыта в реальных крупномасштабных реакторах очень мало (многочисленные экспериментальные модели работают хорошо).

Статья в тему:  Как мы ядерный синтез

Быстрые реакторы

Реакторы на быстрых нейтронах зависят от быстрых нейтронов для поддержания ядерных реакций и топлива, которое имеет гораздо более высокие концентрации делящегося материала, чем тепловые реакторы. Поскольку они производят больше нейтронов, чем могут быть использованы, эти нейтроны можно использовать для замены дочерних материалов на менее вредные изотопы или для производства дополнительного топлива (реакторы-размножители). Существует три типа быстрых реакторов GenIV.

Газоохлаждаемые реакторы на быстрых нейтронах (GCFR) имеют замкнутый топливный цикл и гелиевое охлаждение.

Быстрый реактор с натриевым охлаждением объединяет технологии жидкометаллического реактора-размножителя на быстрых нейтронах с другими технологиями реактора-размножителя на быстрых нейтронах. Он создает плутоний, который затем можно использовать в качестве топлива, поэтому отходы никогда не должны покидать площадку. Он также пассивно безопасен, если реакция начинает выходить из-под контроля, он отключается.

Быстрые реакторы со свинцовым теплоносителем запускать сериями. Температура становится достаточно высокой, чтобы иметь возможность производить водород в качестве дополнительного побочного продукта.

Ссылки на дополнительную информацию

Любое упоминание или ссылка на продукт, организацию, компанию или торговую марку предназначены только для информации и не подразумевают одобрение со стороны Бюро, NMT или штата Нью-Мексико (см. подробнее).

  • Как это работает
  • Почемуfiles.org
  • Министерство энергетики: ядерное поколение NextGen
  • Министерство энергетики США: Реакторы GEN IV
  • Министерство энергетики: История ядерной энергетики
  • Википедия: Атомная энергия
  • Виртуальный ядерный турист
  • Сайт Джоэла Маккарти
  • НЭИ
  • Всемирная ядерная ассоциация
  • Для детей и учителей:
    • Американское ядерное общество
    • Атомная энергия Канады Лтд.
    • Детская страница энергии
    • Студенческий уголок NRC
    • Австралийская урановая ассоциация
    • Учебная программа OCRWM
    голоса
    Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
Adblock
detector