Nuklearne elektrane

NUKLEARNE

ELEKTRANEDarko Gal VIII4

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.

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.

Delovi nuklearne elektrane

Konverzija energije iz nuklearne u električnu u nuklearnoj se elektrani obavlja posredno, u nekoliko koraka.

Voda sekundarnog kruga, koja se s primarnom vodom ne meša, preuzimanjenu toplinu kroz cevi parogeneratora ivri. Nastala para se privodi parnojturbini, gde predaje svoju energiju rotoruturbine (pretvorba toplotne u mehaničkuenergiju). Rotor turbine je na istoj osovinikao i rotor električnog generatora, čimese ostvaruje konačna pretvorba energijeu električnu. Para izašla iz turbine se odvodi u kondenzator, gdje se hladi ikondenzuje, pa se pomoću sekundarnihpumpi vraća u parogenerator, zatvarajućitako sekundarni krug.

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.

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.

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.

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.

PAROGENERATOR Parogenerator je naprava koja se nalazi u

nuklearnim elektranama s tlakovodnim reaktorima. Pošto se u takvim elektranama vodi ne dopuštaključanje u reaktoru, a svejedno je potrebnoproizvesti paru za korištenje parnih turbina, tokvode se deli u dva kruga, primarni i sekundarni. Primarnim krugom teče voda koja toplinuproizvedenu fisijama odvodi iz reaktora i predajeje sekundarnoj vodi u parogeneratoru. Na sekundarnoj se strani vodi dozvoljava isparavanje(to se postiže nižim pritiskom sekundarnogkruga), te nastala para vrti rotore parnih turbina.

Parogenerator je komponenta nuklearneelektrane u kojoj se odvija predaja topline iz primarnog u sekundarni krug iisparavanje sekundarne vode. U donjemdelu se nalazi nekoliko hiljada U-cevi krozkoje teče primarna voda. Oko U-ceviteče voda sekundarnog kruga, koja s njihuzima toplinu. Para nastala vrenjemsekundarne vode odlazi prema gornjemdelu parogeneratora, gdje se nalazeseparatori vlage, koji osiguravaju da u pari koja odlazi prema turbinama nemakapljica tekuće vode.

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.

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.