מעניין

כל מה שצריך לדעת על תחנות כוח גרעיניות

כל מה שצריך לדעת על תחנות כוח גרעיניות

תחנות הכוח הגרעיניות עלו במספר עם השנים. ישנם למעלה מ 400 תחנות כוח גרעיניות ברחבי העולם נכון לשנת 2019. נכון לעכשיו, יותר מ 14% מהחשמל בעולם מגיע מתחנות כוח גרעיניות.

בשנת 2018 נוצרו תחנות כוח גרעיניות בארה"ב בלבד 807.1 מיליארד קילוואט של אנרגיה, חשבונאות 20% מהחשמל של האומה.

קשורים: תסתכל בתוך מפעל הכוח הגרעיני הראשון בעולם

כיצד יוצרות תחנות כוח גרעיניות אנרגיה?

התשובה הפשוטה היא על ידי תגובה גרעינית. עם זאת, אם תעמיקו מעט יותר, תגלו מערך תהליכים מורכבים המאפשרים לנו לקצור אנרגיה מחלקיקים גרעיניים.

ובמדריך זה, נהיה יסודיים!

תגובות גרעיניות הן משני סוגים - ביקוע גרעיני ומיזוג גרעיני. אנו משתמשים בביקוע גרעיני כדי לייצר חשמל מכורים גרעיניים. הסיבה שבגללה איננו משתמשים באיחוי גרעיני היא שאין לנו את הטכנולוגיה הבוגרת מספיק כדי לבצע את התהליך בצורה בטוחה וחסכונית.

אמנם, המחקר כבר מתבצע כדי ליצור מיזוג בר-קיימא של אנרגיה.

האנרגיה המשתחררת מהתגובות הגרעיניות היא בצורת חום.

בתחנות כוח גרעיניות, חום זה הנפלט מהתגובות משמש להפיכת מים לאדים מחוממים. קיטור זה משמש לאחר מכן להפעלת טורבינה המחוברת לגנרטור.

כאשר הטורבינה מסתובבת, הגנרטור מתחיל לייצר אנרגיה.

מהי ביקוע גרעיני ואיך זה עובד?

ביקוע גרעיני הוא תהליך פיצול האטום. כאשר אטום מפוצל, הוא משחרר כמות אדירה של אנרגיה.

תחנות כוח גרעיניות בהן אנו משתמשים כיום רותמות כוח זה וממירות אותו לאנרגיה חשמלית.

באטום יש גרעין ואלקטרונים שמקיפים אותו. גרעין האטום מורכב מנויטרונים ופרוטונים. הגרעין מוחזק יחד על ידי כוח שנקרא כוח גרעיני חזק.

זהו הכוח החזק ביותר שנמצא בטבע.

אחת הדרכים שנוכל להתגבר על הכוח הזה ולפצל אטום היא על ידי מכה בגרעין בעזרת נויטרון.

בביקוע גרעיני אנו משתמשים באטומי אורניום בגלל גודלם האטומי הגדול. הגודל הגדול פירושו שכוח האטום בתוכו אינו כה חזק.

לפיכך, יש סיכוי גדול יותר לפצל את הגרעין.

יתרון נוסף של אורניום הוא שלמרות שהוא נדיר במהותו, הרדיואקטיביות של האורניום מספקת זרימה מתמדת של אנרגיה. קילו אורניום אחד מייצר אנרגיה שווה ערך לשלושה מיליון פאונד פחם.

בביקוע גרעיני מיוצרים נויטרונים בעלי אנרגיה גבוהה להפציץ את גרעיני האורניום. ההפצצה גורמת לפיצול גרעין גרעיני האורניום.

תהליך זה משחרר כמות גדולה של אנרגיה וגם הנויטרונים בתוך גרעיני האורניום משתחררים. נויטרונים אלה ממשיכים להפציץ אטומי אורניום אחרים.

תהליך זה הופך לתגובת שרשרת בה כל הפצצה מובילה להפצצות נוספות. כדי להבטיח שתגובת שרשרת זו לא תצא מכלל שליטה, כורים גרעיניים משתמשים במוטות בקרה הקולטים נויטרונים.

ביקוע גרעיני יוצר טמפרטורה עד 520 מעלות צלזיוס (270 מעלות צלזיוס) במרכז הכור הגרעיני.

כל תחנות הגרעין אינן זהות. הם דומים בסוג הדלק הגרעיני בו הם משתמשים, אך נבדלים באופן חימום המים והפיכתם לאדים.

על סמך סיווג זה ניתן לחלק תחנות כוח גרעיניות לשניים:

  1. כור מים רותחים (BWR)
  2. תגובת מים בלחץ (PWR)

כור מים בלחץ (PWR): כור מים בלחץ הוא הסוג הנפוץ ביותר של תחנת כוח גרעינית. בכור מים בלחץ או ב- PWR, ישנם שני מיכלים למים.

המכולה הראשונה נמצאת בתוך הכור ולחץ באמצעות לחץ לחץ. מים בלחץ מעלים את נקודת הרתיחה של המים.

ב- PWR, הלחץ מוגדר 150 מגפ"ס מה שגורם לנקודת הרתיחה להיות בסביבה 340 מעלות צלזיוס (644 ° F). מים נכנסים לכור בשעה 290 ° C (554 ° F) ומשאיר את זה 320 מעלות צלזיוס.

המים החמים שעוזבים את הכור מועברים דרך צינורות המונחים במיכל השני. מים במיכל השני כלל אינם בלחץ, ולכן הם מתחילים לרתוח ברגע שהמים החמים עוברים דרך הצינורות, ויוצרים אדים להפעלת הטורבינה.

כור מים רותחים (BWR):כור מים רותחים אינו משתמש בגישה הדו-קאמרית של ה- PWR. במקום זאת, המים שזורמים דרך הכור הם אותם מים שמסובבים את הטורבינה.

ברגע שנכנסים מים לכור, הם הופכים לאדים כאשר הטמפרטורות בתוך הכור 285 מעלות צלזיוס. היעילות בפועל של כור מים רותחים (BWR) היא בסביבות 33-34%.

ישנם יתרונות רבים בהתרחקות מתחנות כוח מבוססות דלק מאובנים לתחנות המופעלות באמצעות גרעין. פירטנו כמה מטה:

  • ההתקדמות בסריקה ובכרייה אפשרה אספקת אורניום בעלות נמוכה יחסית
  • לאורניום צפיפות אנרגיה גבוהה מאוד, פי הרבה יותר מדלקים מאובנים במשקל
  • תחנות כוח גרעיניות מסוגלות לייצר אספקה ​​מתמדת של אנרגיה
  • אפס פליטת גזי חממה
  • ייצור חשמל גבוה לאזור קטן יחסית בהשוואה לחלופות שמש או רוח.

כשאנחנו מסתכלים על החסרונות של תחנות כוח גרעיניות, יש רק שניים שעולים. ראשית, העלות הראשונית של תחנת כוח גרעינית תלולה מאוד והיא במיליארדים. שנית, הפסולת הרדיואקטיבית המהווה תוצר לוואי של תגובה גרעינית.

אנרגיה גרעינית היא אחת הצורות האמינות ביותר של אנרגיה הנמצאת בשימוש כיום. במהלך השנים ראינו עלייה הדרגתית במספר מפעלי הגרעין בעולם.

קשורים: הפיכת כלי נשק גרעיניים לדלק גרעיני

עם התקדמות חדשה במחקר אנרגיה גרעינית כמו החלפת תוריום במקום אורניום, אנו יכולים להבטיח אספקה ​​קבועה של דלק גרעיני לגילאים הבאים. אנו גם עוסקים במחקר פעיל על דרכים לסילוק הפסולת הגרעינית שנוצרת על ידי תחנות כוח גרעיניות.

למעשה, אנו יכולים לומר ללא ספק כי אנרגיה גרעינית כאן כדי להישאר!


צפו בסרטון: חוות הדייג הכי פשוטה שיש! - מדריך (דֵצֶמבֶּר 2021).