Πυρηνικός πώς λειτουργεί ένας αντιδραστήρας
1. Αλυσιδωτή αντίδραση:Για να ξεκινήσετε τη διαδικασία, το καύσιμο ενός αντιδραστήρα, το οποίο είναι συνήθως ουράνιο ή πλουτώνιο, εμπλουτίζεται έτσι ώστε να περιέχει υψηλότερη συγκέντρωση σχισίων ισοτόπων. Αυτά τα σχάσσια ισότοπα, όπως το ουράνιο-235 ή το πλουτώνιο-239, είναι ικανά να υποβληθούν σε πυρηνική σχάση όταν χτυπήθηκαν από ένα νετρονομικό. Όταν ένα νετρόνιο χτυπά αυτά τα ισότοπα, χωρίζονται σε ελαφρύτερα στοιχεία ενώ απελευθερώνουν περισσότερα νετρόνια και μια μεγάλη ποσότητα ενέργειας με τη μορφή θερμότητας.
2. Πυρηνικό καύσιμο:Το καύσιμο για έναν πυρηνικό αντιδραστήρα φορτώνεται σε ράβδους και αυτές οι ράβδοι στη συνέχεια τοποθετούνται σε συγκροτήματα που είναι διατεταγμένα στον πυρήνα του αντιδραστήρα. Ο πυρήνας είναι η καρδιά του αντιδραστήρα όπου εμφανίζονται αντιδράσεις σχάσης.
3. Μετριοπάθεια:Καθώς τα νετρόνια απελευθερώνονται από τη διάσπαση των σχισίων ισότοπων, εξακολουθούν να είναι υπερβολικά ενεργητικοί για να διατηρήσουν μια αλυσιδωτή αντίδραση. Για να επιβραδύνουν αυτά τα ταχέως μεταβαλλόμενα νετρόνια και να τα καταστήσουν πιο πιθανό να απορροφηθούν από άλλα σχισίματα ισότοπα, χρησιμοποιείται ένα υλικό συντονιστή όπως το νερό ή ο γραφίτης.
4. Ρυθμίσεις ελέγχου:Για τον έλεγχο της αλυσιδωτής αντίδρασης και τη ρύθμιση της ισχύος του αντιδραστήρα, οι ράβδοι ελέγχου εισάγονται στον πυρήνα του αντιδραστήρα. Αυτές οι ράβδοι περιέχουν στοιχεία που απορροφούν εύκολα τα νετρόνια, όπως το κάδμιο, το βόριο ή το hafnium. Ρυθμίζοντας τη θέση και το βάθος αυτών των ράβδων, η απορρόφηση των νετρονίων μπορεί να ρυθμιστεί, ελέγχοντας έτσι τον ρυθμό αντίδρασης σχάσης.
5. Σύστημα ψύξης:Καθώς λειτουργεί ο αντιδραστήρας, πρέπει να αφαιρεθεί η τεράστια ποσότητα θερμότητας που παράγεται από αντιδράσεις σχάσης. Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας ένα σύστημα ψύξης. Το νερό ή ένα άλλο κατάλληλο ψυκτικό ψυκτικό κυκλοφορεί γύρω από τον πυρήνα του αντιδραστήρα, όπου απορροφά τη θερμότητα από τις ράβδους καυσίμου.
6. Εναλλάκτες θερμότητας:Το θερμαινόμενο ψυκτικό έπειτα διέρχεται από έναν εναλλάκτη θερμότητας, όπου μεταφέρει τη θερμότητα του σε δευτερεύοντα βρόχο ψύξης που περιέχει νερό. Αυτό εμποδίζει τις ραδιενεργές ουσίες να μολύνουν άμεσα το εξωτερικό περιβάλλον.
7. Ατμοστρικός στρόβιλων:Ο ατμός που παράγεται από τον δευτερεύοντα βρόχο κατευθύνεται σε έναν στρόβιλο, προκαλώντας την περιστροφή των λεπίδων του. Αυτή η κίνηση περιστροφής μετατρέπει τη θερμική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια.
8. Γεννήτρια:Ο άξονας του στροβίλου συνδέεται με μια ηλεκτρική γεννήτρια, η οποία μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια του περιστρεφόμενου στροβίλου σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η ηλεκτρική ενέργεια διανέμεται στη συνέχεια μέσω του ηλεκτρικού δικτύου.
9. Συστήματα ασφαλείας:Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες είναι εξοπλισμένοι με διάφορα συστήματα ασφαλείας για να εξασφαλίσουν την ασφαλή λειτουργία του εργοστασίου και να ελαχιστοποιηθούν ο κίνδυνος ατυχημάτων. Αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν μηχανισμούς διακοπής έκτακτης ανάγκης, δομές συγκράτησης, διαφορετικές μεθόδους ψύξης και συνεχή συστήματα παρακολούθησης.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι πυρηνικοί αντιδραστήρες είναι εξαιρετικά περίπλοκα συστήματα με πολλά πρόσθετα συστατικά και συστήματα που εμπλέκονται στη διαδικασία. Αυτή η εξήγηση παρέχει μια βασική επισκόπηση των θεμελιωδών αρχών της λειτουργίας του πυρηνικού αντιδραστήρα.
