На чому працюють атомні електростанції?
Атомні електростанції (АЕС) є одними з найважливіших джерел енергії у світі, виробляючи близько 10% від загального обсягу електроенергії. Вони працюють за принципом ядерного поділу або синтезу, що дозволяє генерувати велику кількість енергії з невеликої кількості палива. У цій статті ми розглянемо, на чому працюють атомні електростанції та як відбувається вироблення електроенергії на них.
1. Ядерне паливо
Основним видом палива для атомних електростанцій є уран. Його добувають у різних частинах світу, зокрема в Австралії, Канаді, Казахстані та росії. Уран є радіоактивним елементом, який за певних умов може розщеплюватися, виділяючи велику кількість енергії. Однак природний уран містить лише 0,7% ізотопу U-235, який придатний для використання в реакторах. Тому, зазвичай, уран збагачують – збільшують вміст ізотопу U-235 – перш ніж він може бути використаний в атомних реакторах.
2. Ядерна реакція
Ядерна реакція – це процес, при якому атомні ядра з'єднуються або розщеплюються, виділяючи або поглинаючи при цьому енергію. В атомних електростанціях використовується ядерний поділ, при якому важке ядро урану розщеплюється на два або більше легших ядер, зазвичай, після поглинання нейтрона. Під час цього процесу виділяється велика кількість енергії у вигляді кінетичної енергії осколкових ядер, гамма-випромінювання та нейтронів.
3. Ядерний реактор
Ядерний реактор – це zařízení, в якому відбуваються контрольовані ядерні реакції. Він складається з активної зони, де відбувається поділ ядер, та систем управління та захисту. Активна зона містить паливні стрижні, які виготовлені з уранового палива і розташовані в металевому корпусі. Паливні стрижні мають захисну оболонку, яка запобігає вивільненню радіоактивного матеріалу в навколишнє середовище. В реакторі також знаходиться сповільнювач, який зменшує швидкість нейтронів, щоб збільшити ймовірність їх взаємодії з ядрами урану та ініціювання ядерного поділу.
4. Вироблення електроенергії
Ядерний реактор виробляє теплову енергію, яка нагріває воду в першому контурі, що містить радіоактивну речовину. Ця гаряча вода передає тепло через теплообмінник до води чи іншої рідини, що знаходиться у другому контурі, яка не є радіоактивною. Другий контур не містить радіоактивних речовин і тепло від радіоактивної води першого контуру використовується для вироблення електроенергії. Другий контур нагрівається, перетворюючись на пару, яка надходить на лопаті турбіни. Турбіна обертається, коли пара проходить через її лопаті, і виробляє механічну енергію. Ця механічна енергія потім перетворюється на електричну енергію за допомогою генератора.
5. Радіоактивні відходи
В результаті ядерного поділу в ядерному реакторі утворюються радіоактивні відходи. Ці відходи, в основному, складаються з уранових відходів, продуктів поділу та інших радіоактивних речовин. Вони потребують спеціальної обробки та зберігання, щоб мінімізувати ризики для довкілля та людей.
Висновок
Атомні електростанції є важливим джерелом електроенергії у світі, виробляючи близько 10% від загального обсягу електроенергії. Вони працюють на ядерному паливі, зазвичай урані, який розщеплюється в ядерному реакторі, виробляючи теплову енергію. Ця теплова енергія потім перетворюється на електричну енергію за допомогою турбіни та генератора. Атомні електростанції потребують спеціальної обробки та зберігання радіоактивних відходів, що утворюються в результаті ядерного поділу.
Найбільш поширені питання:
- Яке паливо використовується на атомних електростанціях?
- Що таке ядерна реакція та як вона відбувається?
- Як працює ядерний реактор?
- Як атомна електростанція виробляє електроенергію?
- Як зберігаються та утилізуються радіоактивні відходи?
