كيف تعمل محطة الطاقة النووية (NPP)
تتمثل إحدى طرق مكافحة التلوث البيئي في التحول إلى مصادر كهرباء أنظف. وتشمل هذه المصادر اليوم بحق محطات الطاقة النووية (NPP)... في أوروبا وحدها ، بفضل محطات الطاقة النووية ، لا يتم إطلاق أكثر من نصف مليار طن من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي كل عام ، وهو ما سيصبح بالتأكيد مصدرًا خطيرًا للتلوث إذا تم الحصول على الطاقة عن طريق حرق الهيدروكربونات.
بفضل محطات الطاقة النووية التي تعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع ، يتم تزويد العديد من المنازل والشركات حول العالم بالكهرباء بشكل مستمر. بالإضافة إلى ذلك ، توظف المحطات العديد من المتخصصين وهذه وظائف مدفوعة الأجر.
ما هي محطة الطاقة النووية؟ لنكتشف كيف يعمل وكيف يعمل.
محطات الطاقة النووية (NPP) هي نوع محطات توليد الطاقة الحرارية.
مصدر الطاقة الحرارية في هذه المحطات هو عملية الانشطار النووي لذرات اليورانيوم والبلوتونيوم ، وهي المصدر الرئيسي للوقود النووي الذي يتم في المفاعلات النووية.المبرد المستخدم هو الماء أو الغازات التي يتم ضخها عبر قنوات المفاعل ومولدات البخار. يتم تغذية البخار الناتج في التوربينات البخارية التي تدير المولدات ، تمامًا كما هو الحال في محطات الطاقة الحرارية التقليدية.
تم بناء أول محطة للطاقة النووية في العالم في الاتحاد السوفياتي في عام 1954.
أي محطة للطاقة النووية عبارة عن مجمع معقد من المعدات والأجهزة والهياكل ، والغرض منها هو توليد الطاقة الكهربائية ، وتعمل مادة خاصة كوقود هنا - اليورانيوم 235... في عملية انشطار نوى اليورانيوم 235 ، يتم إطلاق كمية هائلة من الطاقة النووية ، والتي يمكن تحويلها بسهولة إلى حرارة ، والحرارة إلى كهرباء.
المستشار النووي - قلب محطة للطاقة النووية ، حيث إنها محملة بالوقود النووي ، ويحدث تفاعل تسلسلي انشطاري متحكم فيه لليورانيوم 235 داخل المفاعل. تعمل النيوترونات على نوى اليورانيوم 235 غير المستقرة ، مما يؤدي إلى تحللها وإطلاق الطاقة.
الاستنتاج هو أنه في نواة نظير اليورانيوم -235 المستخدم في المفاعل ، لا تكفي ثلاثة نيوترونات لتحقيق الاستقرار ، وبالتالي فإن نواة هذا العنصر غير مستقرة للغاية وتنقسم بسهولة إلى جزأين ، يستحق نيوترون الطيران عند سرعة معينة لضربه.
بمجرد دخول مثل هذا النيوترون إلى نواة غير مستقرة ، فإنه يتحلل مع إطلاق الطاقة ، ولكن في نفس الوقت يطير 2-3 نيوترون جديد من النواة المتحللة بالفعل ، يقومون بتقسيم نوى أخرى ، إلخ. - هذه هي الطريقة التي يحدث بها تفاعل الانشطار المتسلسل من نوى اليورانيوم 235. ولمنع حدوث انفجار ، يجب التحكم في النيوترونات التي تعمل كصهر - وليس تغذية الكثير من النيوترونات في الوقود.
في المفاعلات النووية المجهزة بمحطات طاقة عاملة ، يتم توليد الطاقة في عناصر الوقود (قضبان الوقود). في أبسط الحالات ، يمكن تمثيل عنصر الوقود كقضيب (لب) يحتوي على وقود نووي (على سبيل المثال ، ثاني أكسيد اليورانيوم) ومحاطة بكسوة من مواد إنشائية.
أثناء انشطار نوى اليورانيوم ، تتطاير شظاياها بسرعة عالية ، لكنها عمليًا لا تترك اللب ، لأنها تبطئ داخله ، وتنقل طاقتها إلى الذرات وتسخن اللب.
الحرارة المنبعثة في قلب خلية الوقود هي الطاقة التي يتم تحويلها بعد ذلك إلى كهرباء في العملية المعقدة لتحويلها في نظام المبادل الحراري - البخار - التوربينات - المولدات.
الشظايا الانشطارية التي تتحرك في قلب عنصر الوقود "تزيح" الذرات ، وتعطل التركيب البلوري للمواد التي صنعت منها ، وتؤدي إلى تغيير في خصائصها الفيزيائية. كلما طالت مدة عمل عنصر الوقود في المفاعل ، زادت خصائص التغيير الأساسي ، كلما تراكمت الأجزاء المشعة فيه.
يتم إدخال الوقود في منطقة عمل المفاعل في أنابيب خاصة، والتي توضع في وسيط قادر على تحويل الطاقة النيوترونية إلى حرارة. في المثبط قضبان غمس مصنوعة من مادة تمتص النيوترونات ل تحكم بدقة شديدة في سرعة التفاعل... كلما ارتفعت القضبان ، زاد عدد النيوترونات التي تعمل على الوقود ، على التوالي ، وكلما انخفضت في المفاعل ، كلما استمر التفاعل بشكل أقل.
مخطط تشغيل مفاعل الماء المضغوط ذو الحلقة المزدوجة (VVER) لمحطة الطاقة النووية
جغرافيا يقع المفاعل في قاعة المفاعل بالمبنى الرئيسي لمحطة الطاقة النووية، يوجد أيضًا حوض لتخزين الوقود النووي بالإضافة إلى آلة تحميل. يتم إنشاء منطقة العمل التي يحدث فيها التفاعل فعليًا في عمود خرساني خاص مجهز به نظام التحكم (لتحديد وضع التشغيل) والحماية ، بحيث يمكن إيقاف التفاعل بسرعة في حالة الطوارئ.
تتم إزالة الحرارة من منطقة عمل المفاعل النووي باستخدام سائل تبريد أو غازي يمر مباشرة عبر منطقة عمل المفاعل. يتم بعد ذلك نقل الحرارة المتراكمة بواسطة وسيط التسخين إلى الماء في مولد البخار حيث يتم توليد البخار.
ينقل البخار تحت ضغط هائل طاقته الميكانيكية مولد التوربيناتالذي يولد الكهرباء التي تنتقل بعد ذلك من خطوط الكهرباء (خطوط الكهرباء) - للمستهلكين. يتم تركيب التوربين مع المولد البخاري في قاعة التوربينات ، حيث يتم إرسال الكهرباء عن طريق الأسلاك إلى المحول ثم إلى خط الكهرباء.
يوجد على أراضي محطة الطاقة النووية أيضًا مبنى يتم فيه تخزين الوقود المستهلك في البرك. والأنابيب الكبيرة على شكل أبراج ، الضيقة في الأعلى ، هي أبراج تبريد - عناصر من نظام تبريد دائري يتضمن أيضًا بركة تبريد (خزان طبيعي أو صناعي) وأحواض رش.
بالمناسبة ، يتم إعادة تدوير النفايات المتولدة بعد التفاعل جزئيًا ، ويتم تخزين الباقي في حاويات خاصة تحمي المحتويات من دخول البيئة. وبالتالي ، فإن الطاقة النووية اليوم صديقة للبيئة.ومحطات الطاقة النووية نفسها لا تنتج انبعاثات ضارة في الغلاف الجوي ، بينما تكون مضغوطة وآمنة تمامًا.
أنظر أيضا: