Panimula sa Nuclear Power Mula sa Fission Energy

Ang mga nuclear power plant ay nagtataglay ng mga reactor na lumikha ng kinokontrol na reaksyon ng kadena ng reaksyon, isang proseso na patuloy na bumabagsak sa nuclei ng mga atomo ng uraniyo. Ang prosesong ito ay gumagawa ng maraming enerhiya, radiation, at napakataas na init.

Ang mga nuclear power plant ay ginagamit ang enerhiya na pinalabas ng fission at inilagay ito upang magamit upang makapagmaneho ng mga generator na gumagawa ng koryente. Kahit na ang nuclear power ay nag-aambag lamang tungkol sa 20 porsiyento ng kuryente na nalikha sa Estados Unidos, ang kapasidad ng nuclear sa bansa ay ang pinakamataas sa anumang ibang bansa - 101 gigawatts noong 2010.

Mga Karaniwang Bahagi ng Nuclear Power

Ang mga nuclear reactor ay may mga sangkap na ito sa karaniwan:

Fuel - Ang uranium, isang radioactive, heavy metal ore, ang pinakakaraniwang fuel para sa nuclear reactors. Kasunod ng proseso ng pagpayaman, ang uranium ay nagiging isang napaka-puro gasolina.

Ang isang komersyal na nuclear reactor ay nangangailangan ng libu-libong pounds ng enriched uranium fuel upang makapagpatakbo. Ang mga sibilyan na nuclear power plant sa U.S. ay bumili ng humigit-kumulang 50 milyong pounds ng uranium (U3O8 katumbas) na gasolina taun-taon, ang karamihan ay nagmumula sa ibang bansa.

Ang uranum ay may mina sa mga lokasyon sa buong mundo, lalo na sa Kazakhstan, Canada, Australia, at Africa. Ang Estados Unidos ay kabilang sa mga nangungunang 10 producer ng uranium.

Control Rods - Ginawa mula sa isang materyal na sumisipsip ng neutron tulad ng cadmium, hafnium, o boron, ang control rods ay ipinasok o inalis mula sa core upang kontrolin ang rate ng reaksyon o upang itigil ito kung kinakailangan.

Moderator - Materyal sa reaktor core na slows down ang neutrons inilabas mula sa fission kaya nagiging sanhi sila ng higit pang fission. Ang tagapamagitan ay karaniwang ordinaryo (ilaw) na tubig, ngunit maaaring mabigat na tubig (D20) o grapayt.

Coolant - Liquid o gas na nag-circulates sa pamamagitan ng core upang ilipat ang init mula dito. Sa light reactors ng tubig, ang moderator ng tubig ay nagtatrabaho rin bilang pangunahing coolant.

Containment - Nuclear reactors ay encased sa mabigat reinforced kongkreto istruktura upang maiwasan ang radyaktibidad mula sa escaping sa kapaligiran.

Pangunahing Proseso ng Nuclear Energy

Ang pisika ng nuklear ay napaka-teknikal, ngunit ang pangunahing proseso para sa paggawa ng koryente sa kapangyarihan ng nuclear ay ang mga sumusunod:

Ang reaktor core ay gumagawa ng init at radyaktibidad sa isang proseso na tinatawag na fission, na karaniwang kilala bilang atom-splitting. Sa loob ng reactor core ay nuclear fuel ng uranium. Bilang nuclei ng uranium split, nilalabas nila ang neutrons. Nang ang mga neutron ay tumama sa iba pang mga atomo ng uranium, ang mga nucleus ay nahati rin, na pinalalabas ang kanilang mga neutrons na humampas ng iba pang mga atoms, na nagiging sanhi ng mas maraming fission. Ang tuloy-tuloy na pagbagsak ng atom ay isang kadena reaksyon.

Ang init mula sa kinokontrol na mga reaksyon sa fission ay ginagamit upang makagawa ng singaw mula sa tubig, alinman sa direkta tulad ng sa reaktor ng tubig na kumukulo (BWR), o di-tuwirang gaya ng pressurized water reactor (PWR), na naglalaman ng steam generator.

Ang singaw ay nagtutulak ng isang turbina na nagpapatakbo ng generator.

Ang generator ay gumagawa ng elektrisidad na ipinamamahagi sa grid ng kuryente.

Uri ng Nuclear Reactor

Sa buong mundo, iba't ibang uri ng reaktor ng nuclear power ang ginagamit. Gayunpaman, ang mga pinakakaraniwang uri ay ang mga may presyon ng tubig reaktor (PWR) at tubig reaktor (Boiling water reactor) (BWR), na inuri bilang light water reactor. Sa Estados Unidos, ang PWR at BWR ang tanging dalawang uri ng mga komersyal na nuclear power plant na operasyon.

• Boiler water reactor (BWR) - Sa ganitong uri ng reactor, ang fission ay gumagawa ng init na umiinom ng tubig sa reactor core. Steam mula sa tubig na kumukulo ang kapangyarihan ng isang turbine na nag-mamaneho ng generator upang makabuo ng koryente. Ang reactors sa northeastern Japan's Fukushima Naiishi plant na nasira sa Marso 2011 na lindol at tsunami ay BWRs.
• Ang presyon ng tubig reaktor (PWR) - Ang uri ng reaktor ay ang pinaka-karaniwang para sa paggawa ng enerhiya. Ginagamit nito ang tubig bilang coolant at moderator, isang ahente na tumutulong sa kontrolin ang bilis ng fission. Sa closed closed coolant system ang tubig, na pinainit ng thermal energy mula sa fission habang dumadaan sa core, ay pinananatili sa ilalim ng mataas na presyon at samakatuwid ay hindi kumulo. Steam ay ginawa sa isang pangalawang coolant loop at ginagamit upang kapangyarihan ng isang turbine na nag-mamaneho ng isang electric generator.
• PAMAMAGITAN NG CANDU at mabigat na tubig ang mga reactor - Ang mga disenyo ay gumagamit ng mabigat na tubig bilang isang moderator. Ang mabigat na tubig - na may deuterium na pinapalitan ang dalawang atomo ng hydrogen - habang pinabagal ng moderator ang neutrons sa proseso ng fission at nagpapahintulot sa paggamit ng natural uranium, sa halip na enriched uranium bilang fuel.
• Pebble bed modular reactor - Ang isang mataas na temperatura reactor na gumagamit ng helium coolant at gasolina encased sa spheres ng grapayt at silikon karbid upang matiyak ang fission produkto containment at paglaban sa meltdown.