Reaktory Jądrowe
Transkrypt
Reaktory Jądrowe
Elektrownie jądrowe 1. Jak najprościej opowiedzieć o działaniu elektrowni jądrowej? Elektrownia jądrowa jest elektrownią cieplną. Działa na podobnej zasadzie, jak tradycyjne elektrownie wykorzystujące w roli paliwa węgiel lub gaz, a których działanie jest dla większości z nas zrozumiałe. W elektrowniach tego typu podgrzewa się wodę, zamieniając ją w parę wodną. Para ta napędza turbiny, wytwarzając energię mechaniczną, którą generator elektryczny zamienia w energię elektryczną, przesyłaną m.in. do domów. Tym, co wyróżnia elektrownie jądrowe jest wykorzystywane do podgrzewania wody źródło ciepła . W elektrowniach jądrowych ciepło pochodzi z reaktora jądrowego, w którym w sposób kontrolowany zachodzi łańcuchowa (powielająca) reakcja rozszczepienia jąder atomowych. Źródło promieniotwórcze emituje neutrony, absorbowane przez inne jądra atomowe, które z kolei same emitują neutrony itd. Kontrola reakcji zapobiega jej samoczynnemu przyspieszaniu i pomaga w utrzymaniu właściwych temperatur reaktora. Jedną z metod kontroli jest zastosowanie tzw. prętów sterujących, czyli umieszczonych pomiędzy prętami paliwa jądrowego elementów wykonanych z materiału pochłaniającego neutrony. Regulacja ich położenia względem paliwa zmniejsza lub zwiększa ilość neutronów docierających do jąder atomowych sąsiednich elementów paliwowych, a tym samym przyspiesza lub spowalnia reakcję, w razie potrzeby umożliwiając jej wygaszenie. 2. Jakimi rozwiązaniami konstrukcyjnymi różnią się reaktory zbiornikowe o tajemniczych skrótach: PWR, BWR od kanałowych typu: CANDU, RBMK? W obydwu rodzajach reaktorów zbiornikowych, PWR (ang. Pressurized Water Reactor – reaktor wodny ciśnieniowy) i BWR (ang. Boiling Water Reactor – reaktor wodny wrzący) reaktor jest zanurzony w wodzie, która go chłodzi i jednocześnie pełni funkcję moderatora, czyli spowalnia neutrony – zmniejsza ich energię. BWR wykorzystuje jeden obieg wody – para wodna napędzająca turbinę powstaje w samym reaktorze. W PWR występują dwa obiegi. Woda w reaktorze utrzymywana jest pod wyższym ciśnieniem, więc nie dochodzi do jej wrzenia. Po ogrzaniu kierowana jest do wytwornicy pary, gdzie ogrzewa i zamienia w parę wodę w drugim obiegu. PWR uważane są za bardziej bezpieczne niż BWR. W reaktorach kanałowych paliwo można wymieniać podczas pracy, a więc można to robić częściej niż w PWR i BWR. Częsta wymiana paliwa jest potrzebna np. w przypadku stosowania uranu naturalnego. RBMK (ros. Reaktor Bolszoj Moszcznosti Kanalnyj – reaktor kanałowy wielkiej mocy) jest chłodzony wodą, a w roli moderatora stosowany jest grafit. Od PWR i BWR odróżnia go brak zbiornika ciśnieniowego i obudowy bezpieczeństwa (taki reaktor działał w Czarnobylu). W CANDU (ang. CANadian Deuterium Uranium – ciężkowodny reaktor ciśnieniowy opracowany w Kanadzie), nazywanym także PHWR (ang. Pressurized Heavy Water Reactor) moderatorem i czynnikiem chłodzącym jest tzw. ciężka woda, czyli woda, w której cząsteczkach zamiast zwykłego wodoru występuje jego cięższy izotop – deuter. 3. Czym się różni reaktor jednorodny od reaktora niejednorodnego? W reaktorze niejednorodnym paliwo jest wyraźnie oddzielone od spowalniacza (nie tworzy z nim jednorodnej masy, np. gdy występuje w postaci prętów), podczas gdy w jednorodnym rdzeń reaktora wypełniony jest cieczą lub proszkiem zawierającym w sobie paliwo. 4. Jakie paliwa są stosowane w reaktorach? Większość reaktorów pracuje z wykorzystaniem rzadko spotykanego w przyrodzie uranuU-235 (tzw. uranu wzbogaconego), który otrzymuje się wzbogacając występujący znacznie częściej uran U-238 (tzw. uran naturalny). Niektóre reaktory (np. CANDU) pracują na U-238. Stosuje się także reaktory wykorzystujące pluton Pu-239 oraz tor Th-232. 5. Pod jakimi postaciami stosowane jest paliwo reaktorowe? Typowo, w roli paliwa stosuje się pastylki z dwutlenku uranu umieszczone w szczelnie zamkniętych rurkach: prętach paliwowych. Spotyka się także drobne granulki paliwa zamknięte w grafitowych kulkach (w reaktorach wysokotemperaturowych), a także rury lub blachy uranowe i plutonowe. Dr Marek Pluta Wywiad przeprowadziła Anna Delimat z Dr Markiem Plutą .