نیروگاه هسته ای چگونه کار می کند؟

رآکتور بخشی از نیروگاه هسته ای است که شکافت هسته در آن روی می دهد. در رآکتور انرژی گرمایی تولید می شود. این گرما را به دستگاه هایی منتقل می کنند که می توانند آن را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند.

در نیروگاه هسته ای چند نوع تبدیل انرژی صورت می گیرد و در خنک کننده، انرژی هسته ای به انرژی گرمایی تبدیل می شود. انرژی گرمایی خنک کننده به انرژی جنبشی بخار تبدیل می شود. در توربین انرژی جنبشی به انرژی مکانیکی و در ژنراتور انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

از رآکتور تا الکتریسیته

مراحل کار یک رآکتور هسته ای

  1. اتاقک واکنش: یک محفظه از جنس فولاد ضد زنگ که صدها میله ی سوخت در آن قرار دارد. نوترون هایی که از U235 موجود در سوخت آزاد می شوند، واکنش زنجیره ای در میله ها و بین آن ها آغاز می کنند. با پیشرفت واکنش زنجیره ای گرمای بیش تری تولید می شود.
  2. مهار واکنش: میله های مهارگر از موادی مانند بور یا کادمیُم ساخته شده اند که نوترون را جذب می کنند. این مواد شدت انجام واکنش زنجیره ای در U235 را مهار می کنند. دستگاه هایی در اتاقک واکنش، میله های مهارگر را بین میله های سوخت بالا و پایین می برند. هرگاه میله های مهارگر بالا برود سرعت واکنش افزایش و هرگاه میله های مهارگر پایین برود سرعت واکنش کاهش می یابد.
  3. خنک کننده: چون آب تحت فشار کار خنک کننده را انجام می دهد، به این رآکتورها رآکتور آب پُرفشار هم می گویند.
  4. تبادل گر گرما: گرمای لوله های خنک کننده، آب درون تبادل گر گرمایی را گرم می کند تا آب بخار شود.
  5. چرخیدن در بخار: بخار به پره های توربین برخورد می کند و یک محور را می چرخاند.
  6. تولید الکتریسیته: ژنراتور یا مولد الکتریسیته سیم پیچ هایی دارد که بین آهن رباهایی می چرخد و الکتریسیته تولید می کند.

خنک سازی

بخار آبی که از توربین ها می گذرد، سرد می شود و دوباره در اثر میعان (تبدیل گاز به مایع) به آب تبدیل می شود. این آب را دوباره در تبادل گر گرمایی یا اتاقک واکنش گرم می کنند. بیش تر نیروگاه های هسته ای را نزدیک رودها یا دریاها می سازند تا از آب این منابع برای خنک کردن بخار بهره گیرند. دستگاه ها آب سرد رود و دریا را با پُمپ وارد لوله ها می کنند. این آب هنگام عبور از لوله ها، بخار را سرد و به آب تبدیل می کند.

واحد مصرف الکتریسیته

انرژی توانایی انجام کار است که آن را با واحد ژول اندازه می گیرند. مقدار مصرف الکتریسیته را با واحد وات یاژول بر ثانیه اندازه می گیرند. یک پنکه ی رومیزی هنگام کار حدود 100 وات مصرف می کند. یک نیروگاه هسته ای متوسط حدود 100 میلیون وات یا مگاوات الکتریسیته تولید می کند. این مقدار الکتریسیته برای مصرف شهری یک میلیون نفری در کشورهای پیشرفته کافی است.

گزارش یک بررسی

رآکتورهای جدید هند

هند یکی از کشورهایی است که سریع ترین رشد جمعیت را در جهان دارد و اقتصاد در حال رشد این کشور نیازمند مقدار بسیاری الکتریسیته است. مرکز پژوهش های هسته ای هند در حال طراحی و ساخت نوع جدیدی از رآکتورهای هسته ای است تا بتواند این نیاز را برآورده کند. این رآکتور هسته ای با مخلوطی از توریُم در اورانیوم (که در هند فراوان است) کار می کند. هند که می تواند سوختش را خودش فراهم کند، یکی از خود کفاترین کشورها در تولید الکتریسیته است.

منابع


انرژی هسته ای/ نویسنده: ریچارد و لوییس؛ مترجم: سلیمان فرهادیان؛ انتشارات کانون پرورش فکری کودکان و نوجوانان، تهران