Yadro zavodlari elektr energiyasi ishlab chiqaradi va energiya ishlab chiqaradigan generatorlarni ishlatish uchun ishlatadi. Atom energiyasi Qo'shma Shtatlarda ishlab chiqarilgan elektr energiyasining atigi 20 foiziga teng bo'lsa-da, mamlakatning yadro salohiyati boshqa mamlakatlarning eng yuqori ko'rsatkichi - 2010 yilda 101 gigavatt.
Atom energiyasining umumiy tarkibi
Yadro reaktorlari ushbu tarkibiy qismlarga ega:
Yoqilg'i - uran, radioaktiv, og'ir metalli ruda, yadro reaktorlari uchun eng ko'p ishlatiladigan yoqilg'i hisoblanadi. Boyitish jarayonidan keyin uran juda zichyashayotgan yoqilg'iga aylanadi.
Tijoriy yadro reaktorida ishlab chiqarish uchun minglab kilogramm boyitilgan uranli yoqilg'i talab etiladi. AQShdagi fuqarolik atom stansiyalari yiliga 50 million funt sterling (U3O8 ekvivalenti) yoqilg'ini sotib oladi, ularning aksariyati xorijdan keladi.
Uran butun dunyo bo'ylab, asosan Qozog'iston, Kanada, Avstraliya va Afrikada ishlab chiqarilmoqda. Qo'shma Shtatlar uranni ishlab chiqaruvchi birinchi o'ntalikka kiradi.
Tekshirish tirgovichlari - Kadmiy, hafniyum yoki bor kabi neytronni changlaydigan materialdan tayyorlangan, reaktorning tezligini nazorat qilish yoki agar kerak bo'lsa to'xtatish uchun yadrodan nazorat rozetkasi qo'shiladi yoki chiqariladi.
Moderator - Reaktor yadrosidagi material nashr etiladigan neytronlarni susaytiradi, bu esa ko'proq bo'linishga olib keladi.
Moderator odatda oddiy (engil) suvdir, lekin og'ir suv (D20) yoki grafit bo'lishi mumkin.
Sovutgich - Yadro orqali o'tadigan issiq yoki issiq gaz. Engil suv reaktorlarida suv moderatori asosiy sovutuvchi sifatida ham ishlaydi.
Muhofaza qilish - Yadro reaktorlari radioaktivlikning atmosferaga qochishining oldini olish uchun og'ir temir-beton konstruktsiyalarga kiritilgan.
Atom energiyasining asosiy jarayoni
Yadro fizikasi juda texnik, ammo yadroviy energiya bilan elektr ishlab chiqarishning asosiy jarayoni quyidagicha:
Reaktor yadrosi, odatda atom zarrasi deb ataladigan fission deb ataladigan jarayonda issiqlik va radioaktivlikni hosil qiladi. Reaktor yadrosida uran yadrolari yoqilg'i. Uranning yadrolari bo'linib, ular neytronlarni chiqaradilar. Neytronlar boshqa uran atomlarini urganida, bu yadrolar ham bo'linib, neytronlarni boshqa atomlarga zarba berish uchun ajratib, ko'proq bo'linishlar keltirib chiqaradi. Bu doimiy atom zarralari zanjirli reaksiya.
Boshqariladigan bo'linish reaktsiyalaridagi issiqlik to'g'ridan-to'g'ri qaynoq suv reaktorida (BWR) yoki bug 'generatorini o'z ichiga olgan bosimli suv reaktorida (PWR) bo'lgani kabi to'g'ridan-to'g'ri suvdan bug hosil qilish uchun ishlatiladi.
Bug 'generatorni quvvatlovchi turbinni boshqaradi.
Jeneratör energiya tizimiga taqsimlangan elektr energiyasini ishlab chiqaradi.
Yadro reaktori turlari
Dunyo bo'ylab turli xil yadro reaktorlari ishlatiladi. Shu bilan birga, eng tez-tez uchraydigan turlar - engil suv reaktorlari deb tasniflangan bosimli suv reaktorlari (PWR) va qaynoq suv reaktorlari (BWR). Qo'shma Shtatlarda PWR va BWR - bu tijoriy atom stansiyalarining ikkita turi.
- Qaynayotgan suv reaktori (BWR) - Bu turdagi reaktorda bo'linish reaktor yadrosidagi suvni qaynatadigan issiqlikka sabab bo'ladi. Qaynayotgan suvdan bug 'ishlab chiqaradigan generatorni elektr energiyasini ishlab chiqarishga yo'naltiradi. Yaponiyaning shimoli-sharqidagi Fukusima Naiishi zavodida 2011 yil mart oyidagi zilzilada va tsunamida zarar ko'rgan reaktorlar BWRs hisoblanadi.
- Shlangi suv reaktor (PWR) - Bu turdagi reaktor energiya ishlab chiqarish uchun eng keng tarqalgan. Suvni sovitish va moderator sifatida ishlatadi, bu ajralish tezligini nazorat qilishga yordam beradi. Yopiq birlamchi sovutish tizimida yadrodan o'tayotganda issiqlik energiyasi bilan qizdirilgan suv yuqori bosim ostida saqlanadi va shuning uchun qaynatilmaydi. Bug 'ikkilamchi sovutish davrida ishlab chiqariladi va elektr generatorini boshqaradigan turbina quvvatini ishlatish uchun ishlatiladi.
- CANDU va og'ir suv bilan boshqariladigan reaktor - Bu dizaynlar og'ir suvni moderator sifatida ishlatadi. Og'ir suv - ikkita vodorod atomi o'rnini bosuvchi deuterium bilan - moderator neytronlarni ajratish jarayonida sekinlashtiradi va uran yoqilg'i sifatida emas, balki tabiiy urandan foydalanishga imkon beradi.
- Pebble yotoqli modulli reaktor - geliy sovutish suvi va yonilg'ini glyutit va silikon karbidlar bilan qoplangan va yuqori darajada eritmani hosil bo'lishini ta'minlash uchun mo'ljallangan yuqori haroratli reaktor.