Tuumaelektrijaam on tööstusettevõte, mis toodab elektrit tuumaenergia abil, mis vabaneb soojusenergiana reaktorianumas toimuva tuuma lõhustumise ahelreaktsiooni käigus. Paljud inimesed ei tea, kuidas tuumajaam töötab.
Sel põhjusel räägime teile üksikasjalikult kuidas tuumajaam seestpoolt töötab.
Tuumaelektrijaama põhielemendid
Tuumareaktor on elektrijaama põhielement, kuna see sisaldab tuumkütust (tavaliselt uraani) ja on varustatud süsteemidega, mis võimaldavad tuumareaktsiooni käivitamist, hooldamist ja kontrollitud peatamist. Tuumaelektrijaama töö on sarnane traditsioonilise soojuselektrijaama omaga, milles soojusenergiat toodetakse fossiilkütuste põletamisel. Seevastu tuumareaktor saab soojusenergiat tuuma lõhustumise ahelreaktsioonidest, mis toimuvad tuumakütuses sisalduvates uraani aatomites.
Tekkivat soojusenergiat kasutatakse vee soojendamiseks, kuni see jõuab aurustumispunktini, muutudes kõrgel rõhul ja temperatuuril auruks. See aur See juhib generaatoriga ühendatud turbiini, mis muundab turbiini pöörlemisel tekkiva mehaanilise energia elektrienergiaks.
Kuigi tuumareaktoreid on mitut tüüpi, paistavad silma kaks konkreetset konstruktsiooni, mis kokku moodustavad enam kui 80% peaaegu 450 töötavast reaktorist kogu maailmas: survestatud veereaktor (PWR) ja survestatud vee keemistemperatuur (BWR).
Surveveereaktori (PWR) töö
Oluline on märkida, et tuuma lõhustumise ajal lagunevad raskete aatomite tuumad, mida neutronid tabavad, väiksemateks, kergemateks tuumadeks. See protsess vabastab energia, mis seob prootoneid ja neutroneid ning mille tulemuseks on kahe või kolme neutroni emissioon. Need neutronid kiirgasid Nad on võimelised indutseerima täiendavaid lõhustumisi, suheldes teiste raskete tuumadega, mis omakorda vabastavad rohkem neutroneid, säilitades tsükli. Seda kaskaadiefekti tuntakse tuuma lõhustumise ahelreaktsioonina.
Tuumaelektrijaama töö võib kokku võtta järgmistes etappides:
- Tuumareaktoris, Uraan läbib lõhustumise, mis tekitab olulisel määral energiat, mis soojendab süsteemis ringlevat kõrgsurvejahutusvett. See kuumutatud vesi transporditakse seejärel läbi primaarahela soojusvahetisse, mida tuntakse aurugeneraatorina, kus see hõlbustab veeauru tootmist.
- Turbiini-generaatori komplekt võtab auru vastu sekundaarahela kaudu. Saabumisel pöörab aur turbiini labasid. See turbiini võlli pöörlemine käivitab seejärel generaatori, muutes mehaanilise energia elektriks.
- Kui veeaur on turbiini läbinud, läheb see kondensaatorisse, kus see jahtub ja muundatakse tagasi vedelaks veeks.
- Seejärel suunatakse vesi tagasi aurugeneraatorisse, et toota suletud ahelas uuesti auru.
Tuumaelektrijaama põhikomponendid
Oleme varem öelnud, et tuumareaktor on rajatis, mis on loodud kontrollitud viisil lõhustumise ahelreaktsioonide algatamiseks, säilitamiseks ja lõpetamiseks ning mis on varustatud toodetud soojuse eraldamiseks vajalike mehhanismidega. Reaktor on elektrijaama põhielement ja toimib tuumakütuse ladustamiskohana.
Tuumaelektrijaama peamised elemendid on:
- Kütus: See on materjal, milles toimuvad lõhustumisreaktsioonid ja milles kasutatakse tavaliselt rikastatud uraandioksiidi. Sellel ainel on topeltfunktsioon: see toimib energiaallikana ja ahelreaktsiooni säilitamiseks vajalike neutronite tarnijana. Seda tarnitakse tahkel kujul, mis koosneb silindrilistest tablettidest, mis on pakitud ligikaudu nelja meetri pikkustesse metallvarrastesse.
- Moderaator: Aine, mis vähendab lõhustumisel tekkivate kiirete neutronite kiirust, hõlbustades seega täiendavaid lõhustumisi ja säilitades ahelreaktsiooni.
- Külmutusagens: See on sama vesi, mis toimib moderaatorina ja mida kasutatakse uraanikütuses toimuva lõhustumisreaktsiooni käigus tekkiva soojuse eemaldamiseks.
- Juhtribad: Need on reaktori juhtkomponendid ja toimivad neutronite absorbeerijatena. Need boorkarbiidist või indiumkaadmiumist koosnevad vardad võimaldavad neutronite populatsiooni pidevat juhtimist, tagades reaktori stabiilsuse ja hõlbustades vajaduse korral selle väljalülitamist.
- Armor: Selle eesmärk on takistada kiirguse ja neutronite pääsemist reaktorist väliskeskkonda. Tavaliselt kasutatakse selleks materjale nagu betoon, teras või plii.
- Turvaelemendid: Iga tuumarajatis on varustatud arvukate ohutussüsteemidega, mis on loodud vältima radioaktiivsuse sattumist keskkonda, sealhulgas kaitsekonstruktsiooni.
- Rõhuregulaator: See on primaarse jahutusringi kriitiline komponent. See regulaator säilitab küllastustingimustes tasakaalu vedeliku ja auru faasi vahel, et tõhusalt juhtida rõhku reaktoris.
- Reaktori anum: See ümbritseb tuumareaktorit, kus toimub lõhustumisahelreaktsioon. Selle laeva südamik koosneb kütuseelementidest.
- Aurugeneraatorid: Need toimivad soojusvahetitena, milles primaarringi jahutusvesi voolab läbi ümberpööratud U-kujuliste torude ja kannab oma soojusenergia üle sekundaarringi veele, muutes selle seega veeauruks.
- Piirdehoone: See on kest, mis sisaldab reaktori jahutussüsteemi koos mitmete abisüsteemidega ja toimib normaalse töö ajal kaitsebarjäärina, takistades tõhusalt saasteainete sattumist väliskeskkonda. Koos teiste ohutussüsteemidega lasub tal kriitiline vastutus õnnetuse korral lõhustumisproduktide võimaliku atmosfääri sattumise ärahoidmise eest.
- Turbiin: Rajatis on mõeldud aurugeneraatorite veeauru kogumiseks, muutes selle energia labade kaudu pöörleva mehaanilise energiaks. Mitmed sektsioonid on ette nähtud aurupaisutamiseks. Võll on kindlalt kinnitatud generaatori võlli külge.
- Generaator: Seade, mis toodab elektrit, muutes turbiini pöörleva mehaanilise energia keskpinge ja suure intensiivsusega elektrienergiaks.
- Trafo: Seade, mis on ette nähtud generaatori poolt toodetava elektri pinge tõstmiseks, et vähendada kadusid selle edastamisel tarbimispunktidesse.
- Jahutusvesi: Jõest, veehoidlast või merest pärinev vesi kondenseerib kondensaatoris oleva veeauru. Seda vett saab tagasi suunata otse algsesse allikasse, mida nimetatakse avatud ahelaks, või ringlusse võtta läbi jahutustorni suletud ahela süsteemis.
- Jahutustornid: Need hõlbustavad elektri tootmisel tekkiva jääksoojuse osa hajumist atmosfääri, toimides külma allikana. Seda süsteemi kasutatakse kondensaatori kaudu ringleva vee jahutamiseks, mis on tehase lisajahutusringi lahutamatu osa.
- Kondensaator: Soojusvaheti koosneb torudest, mis hõlbustavad jahutusvee ringlust. Turbiinist kondensaatorisse sisenev aurustunud vesi läbib veeldusprotsessi, mis läheb vedelasse faasi. See protsess tekitab vaakumi, mis parandab turbiini tööefektiivsust.
Loodan, et selle teabe abil saate rohkem teada, kuidas tuumaelektrijaam seestpoolt töötab.