Kā darbojas atomelektrostacija (AES).
Viens no veidiem, kā cīnīties ar vides piesārņojumu, ir pāreja uz tīrākiem elektroenerģijas avotiem. Šie avoti šodien pamatoti ietver atomelektrostacijas (AES)… Eiropā vien, pateicoties atomelektrostacijām, katru gadu atmosfērā NEIZplūst vairāk nekā pusmiljards tonnu oglekļa dioksīda, kas noteikti kļūtu par nopietnu piesārņojuma avotu, ja enerģija tiktu iegūta, sadedzinot ogļūdeņražus.
Pateicoties atomelektrostacijām, kas darbojas visu diennakti, daudzas mājas un uzņēmumi visā pasaulē tiek nepārtraukti apgādāti ar elektrību. Turklāt stacijās strādā daudzi speciālisti, un tie ir pienācīgi apmaksāti darbi.
Kas ir atomelektrostacija? Noskaidrosim, kā tas darbojas un kā tas darbojas.
Atomelektrostacijas (AES) ir veids termoelektrostacijas.
Siltumenerģijas avots šajās stacijās ir urāna un plutonija atomu kodola skaldīšanas process, kas ir galvenais kodoldegvielas avots, ko veic kodolreaktoros.Izmantotais dzesēšanas šķidrums ir ūdens vai gāzes, kas tiek sūknētas pa reaktora kanāliem un tvaika ģeneratoriem. Iegūtais tvaiks tiek padots tvaika turbīnām, kas darbina ģeneratorus, tāpat kā parastajās termoelektrostacijās.
Pasaules pirmā atomelektrostacija tika uzcelta PSRS 1954. gadā.
Jebkura atomelektrostacija ir sarežģīts iekārtu, ierīču un konstrukciju komplekss, kura mērķis ir ģenerēt elektroenerģiju, un par degvielu šeit kalpo īpaša viela — urāns-235… Urāna-235 kodolu skaldīšanas procesā izdalās milzīgs daudzums kodolenerģijas, kas viegli pārvēršas siltumā, bet siltums – elektroenerģijā.
Kodolenerģijas kanclers — kodolspēkstacijas sirds, jo tā ir piepildīta ar kodoldegvielu un reaktorā notiek kontrolēta urāna-235 skaldīšanas ķēdes reakcija. Neitroni iedarbojas uz nestabiliem urāna-235 kodoliem, liekot tiem sabrukt un atbrīvot enerģiju.
Secinājums ir tāds, ka reaktorā izmantotā urāna-235 izotopa kodolā stabilitātei nepietiek ar trim neitroniem, līdz ar to šī elementa kodols ir ļoti nestabils un viegli sadalās divās daļās, ir vērts neitronam lidot pie a. noteiktu ātrumu, trāpīt viņam.
Tiklīdz šāds neitrons nonāk nestabilā kodolā, tas sadalās, atbrīvojot enerģiju, bet tajā pašā laikā no jau sabrukušā kodola izlido 2-3 jauni neitroni, tie sadala citus kodolus utt. — šādi notiek dalīšanās ķēdes reakcija no urāna-235 kodoliem. Un, lai novērstu sprādzienu, ir jākontrolē neitroni, kas darbojas kā drošinātājs, lai degvielā netiktu ievadīts pārāk daudz neitronu.
Kodolreaktoros, kas aprīkoti ar darbojošām elektrostacijām, enerģija tiek ģenerēta degvielas elementos (degvielas stieņos). Vienkāršākajā gadījumā degvielas elementu var attēlot kā stieni (serdeni), kas satur kodoldegvielu (piemēram, urāna dioksīdu) un ir ietverts strukturālo materiālu apšuvumā.
Urāna kodolu skaldīšanas laikā tā fragmenti aizlido lielā ātrumā, bet praktiski neiziet no kodola, jo tie palēninās tā iekšienē, nododot savu enerģiju atomiem un sildot serdi.
Siltums, kas izdalās kurināmā elementa kodolā, ir enerģija, kas pēc tam tiek pārveidota elektroenerģijā sarežģītajā pārveidošanas procesā siltummaiņa-tvaika turbīnas-ģeneratora sistēmā.
Sadalīšanās fragmenti, kas pārvietojas degvielas elementa kodolā, "izspiež" atomus, izjauc to materiālu kristālisko struktūru, no kuriem tie ir izgatavoti, un izraisa to fizikālo īpašību izmaiņas. Jo ilgāk darbojas degvielas elements reaktorā, jo vairāk mainās aktīvās zonas īpašības, jo vairāk tajā uzkrājas radioaktīvie fragmenti.
Degviela tiek ievadīta reaktora darba zonā īpašās caurulēs, kas ir ievietoti moderatorā, kas spēj pārveidot neitronu enerģiju siltumā. Palēninātājā iegremdēšanas stieņi, kas izgatavoti no neitronus absorbējoša materiāla ļoti precīzi kontrolē reakcijas ātrumu... Jo augstāk tiek pacelti stieņi, jo vairāk neitronu iedarbojas uz degvielu, attiecīgi, jo zemāk tie tiek nolaisti reaktorā, jo mazāk intensīvi norit reakcija.
Divu cilpu spiediena ūdens reaktora (VVER) atomelektrostacijas darbības shēma
Ģeogrāfiski reaktors atrodas AES galvenās ēkas reaktoru zālē, ir arī kodoldegvielas uzglabāšanas baseins, kā arī iekraušanas mašīna. Darba zona, kurā faktiski notiek reakcija, ir uzcelta īpašā betona šahtā, kas aprīkota ar kontroles sistēma (lai izvēlētos darbības režīmu) un aizsardzību, lai avārijas gadījumā reakciju varētu ātri apturēt.
Siltums no kodolreaktora darba zonas tiek noņemts, izmantojot šķidru vai gāzveida dzesēšanas šķidrumu, kas iet tieši caur reaktora darba zonu. Siltuma līdzekļa uzkrātais siltums pēc tam tiek pārnests uz ūdeni tvaika ģeneratorā, kur rodas tvaiks.
Tvaiks zem milzīga spiediena pārraida savu mehānisko enerģiju turbīnu ģeneratorskas ražo elektroenerģiju, kas pēc tam tiek pārsūtīta elektropārvades līnijas (elektrības līnijas) — patērētājiem. Turbīna kopā ar tvaika ģeneratoru ir uzstādīta turbīnu zālē, no kuras elektrība pa vadiem tiek nosūtīta uz transformatoru un pēc tam uz elektrolīniju.
Atomelektrostacijas teritorijā atrodas arī ēka, kuras baseinos glabājas izlietotā kodoldegviela. Un lielās caurules torņu veidā, kas ir sašaurinātas augšpusē, ir dzesēšanas torņi - cirkulācijas dzesēšanas sistēmas elementi, kas ietver arī dzesēšanas dīķi (dabisku vai mākslīgu rezervuāru) un smidzināšanas baseinus.
Starp citu, atkritumi, kas radušies pēc reakcijas, tiek daļēji pārstrādāti, bet pārējie tiek uzglabāti speciālos konteineros, kas pasargā saturu no nokļūšanas vidē. Tādējādi šodien kodolenerģija ir videi draudzīga.Un pašas atomelektrostacijas nerada kaitīgus izmešus atmosfērā, vienlaikus ir diezgan kompaktas un drošas.
Skatīt arī: