Elektrownia jądrowa

PRODUKCJA ENERGII ELEKTRYCZNEJ NA ŚWIECIE
podział ze względu na źródła pochodzenia:


Podział produkcji elektrycznej

Legenda: 1 - węgiel; 2 - ropa naftowa; 3 - gaz ziemny; 4 - energia jądrowa; 5 - energia geotermiczna; 6 - energia wodna; 7 - inne

Źródło: http://www.interklasa.pl/portal/index/strony?mainSP=subjectpages&mainSRV=fizyka&methid=5802645&page=article&article_id=326430

Zasadnicza konstrukcja elektrowni jądrowej
Wbrew powszechnemu mniemaniu elektrownia jądrowa nie różni się wiele od znanej nam od dziesiątków lat konwencjonalnej elektrowni cieplnej. Tylko palenisko jest inne – zamiast kotła węglowego, gazowego lub opalanego innym paliwem kopalnym, mamy reaktor jądrowy, który na skutek reakcji rozszczepienia jąder z niewielkiej ilości paliwa jądrowego wytwarza olbrzymią energię.
Jak dochodzi do tej reakcji? Gdy atomy uranu, składające się z jądra i krążących wokół niego elektronów zostaną bombardowane neutronami, jądro uranu zostaje wprowadzone w stan wzbudzony. Do rozbicia takiego jądra wystarczy niewielka energia padającego neutronu. Podczas rozszczepienia jąder atomowych uranu wyzwalana jest energia dziesiątki milionów razy większa niż przy reakcjach chemicznych. Energia powstała w wyniku reakcji rozszczepienia podgrzewa wodę, zamieniając ją w parę wodną, a ta porusza turbiny napędzające generatory. Poniżej uproszczony schemat elektrowni jądrowej z reaktorem PWR – obecnie najczęściej stosowanym:

[Rozmiar: 827849 bajtów]

Źródło: Wikipedia Rys. English Wikipedia Animated Diagram of a Pressurized Water Reactor.

Elektrownia węglowa o mocy 1000 MW potrzebuje w ciągu roku ok. 2,5 mln ton węgla, zaś zapewniający tę samą moc reaktor jądrowy zadowoli się w tym samym czasie niecałymi 30 tonami paliwa jądrowego. Każda elektrownia cieplna – a więc również jądrowa – składa się z dwóch części:
- w pierwszej jest produkowana gorąca, silnie sprężona para,
- w drugiej para, rozprężając się, obraca turbiny napędzające generator prądu.
Najpierw - w części pierwszej - energia zawarta w paliwie jest zamieniana na energię sprężonej pary, następnie - w części drugiej - energia pary na energię mechaniczną ruchu obrotowego turbin i generatora, a ostatecznie na energię elektryczną.

Struktura elektrowni jądrowej na przykładzie elektrowni z reaktorem wodnym
Część konwencjonalna elektrowni jest charakterystyczna dla wszystkich typów elektrowni cieplnych. Jest w zasadzie identyczna jak w elektrowni klasycznej opalanej paliwami kopalnymi. Jedyne różnice dotyczą parametrów technicznymi wykorzystywanych urządzeń. Część jądrowa elektrowni, składa się natomiast z trzech zasadniczych elementów: reaktora, pomp cyrkulacyjnych oraz wytwornicy pary. Elementy te są ze sobą odpowiednio połączone przez zespół rurociągów tworzących tzw. obieg pierwotny wody. Jest to obieg zamknięty, w którym woda transportuje energię cieplną z reaktora do wytwornicy pary. W celu skompensowania zmian objętości wody w obiegu pierwotnym, jakie następują wskutek zmian temperatury, przyłącza się do niego dodatkowo tzw. regulator ciśnienia.
Wytwornica pary stanowi element wspólny obydwu obiegów występujących w elektrowni. Woda dostarczona do niej z obiegu wtórnego odbiera ciepło od wody obiegu pierwotnego w wyniku czego powstaje para wodna, przepływająca następnie rurociągiem pod wysokim ciśnieniem (rzędu 6 MPa) od wytwornicy do turbiny parowej. W wyniku rozprężenia dostarczonej pary w zespole kolejnych turbin, następuje obrót wału generatora elektrycznego, co skutkuje generacją prądu elektrycznego.

[Rozmiar: 201842 bajtów]
Budowa typowej elektrowni jądrowej z reaktorem wodnym ciśnieniowym

Para wodna przepływając przez turbiny ulega ochłodzeniu, po czym dopływa do skraplacza pary (kondensatora), gdzie dzięki dodatkowemu obiegowi wody chłodzącej ulega skropleniu.
Istnienie dwóch obiegów wodnych wynika z konieczności izolacji obiegu wody mającej bezpośrednią styczność z rdzeniem reaktora oraz obiegu wody, która (w postaci parowodnej) napędza turbiny generatora. Dlatego w przypadku ewentualnego wydostania się do wody chłodzącej substancji promieniotwórczych w wyniku uszkodzeniu pręta paliwowego, skażenie ograniczone zostaje jedynie do obiegu pierwotnego.
Reaktor jądrowy stanowi jedyne źródło ciepła elektrowni jądrowej i jest odpowiednikiem kotła parowego występującego w klasycznej elektrowni węglowej. W wyniku odpowiedniego sterowania pracą reaktora, energia cieplna wyzwalana jest w sposób kontrolowany.

Źródło: http://www.if.pw.edu.pl/~pluta/pl/dyd/mfj/zal03/sobolewski/praca1.htm

[Rozmiar: 95323 bajtów]
Elektrownia na Litwie
[Rozmiar: 185778 bajtów]
Projekt elektrowni w Finlandii
Źródło: http://www.cire.pl/gal,28,120,0,0,0,0,0,reaktory-epr-w-budowie.html

Klasyfikacja reaktorów
Klasyfikacja reaktorów ze względu na przeznaczenie
  1. Reaktory energetyczne przeznaczone do produkcji energii elektrycznej w elektrowniach,
  2. Reaktory badawcze przeznaczone do prowadzenia prac badawczych, a w szczególności badań, podczas których wykorzystuje się wiązki neutronów do badań struktury ciał stałych oraz badań materiałów i paliw jądrowych dla reaktorów energetycznych,
  3. Reaktory szkoleniowe przeznaczone do celów dydaktycznych (tzw. reaktory uniwersyteckie),
  4. Reaktory ciepłownicze przeznaczone do produkcji ciepła do celów ogrzewczych w ciepłowniach jądrowych,
  5. Reaktory napędowe przeznaczone do napędu statków, lodołamaczy, łodzi podwodnych,
  6. Reaktory wysokotemperaturowe przeznaczone do produkcji ciepła w celach technologicznych,
  7. Reaktory do celów specjalnych przeznaczone do produkcji np. radioizotopów, odsalania wody morskiej itp.
Klasyfikacja reaktorów ze względu na rodzaj dominującej grupy neutronów powodujących rozszczepienie
  1. Prędkie,
  2. Termiczne
Klasyfikacja reaktorów ze względu na konstrukcję
  1. Zbiornikowe (reaktory typu PWR, BWR), których rdzeń zamknięty jest w grubościennym zbiorniku stalowym (przystosowanym do wytrzymywania wysokich ciśnień (dla reaktora PWR są to ciśnienia rzędu 15 MPa),
  2. Kanałowe (reaktory typu CANDU, RBMK), zawierające ciśnieniowe kanały paliwowe o niewielkiej średnicy.
Klasyfikacja reaktorów ze względu na eksploatację
  1. Ciągły (paliwo wymieniane jest w czasie pracy reaktora bez konieczności jego odstawiania), np. reaktory gazowe, wysokotemperaturowe oraz kanałowe (CANDU, RBMK),
  2. Okresowy (paliwo wymieniane jest po zakończeniu kampanii paliwowej i odstawieniu reaktora) np. reaktory zbiornikowe.
Klasyfikacja reaktorów ze względu na właściwości paliwa
  1. Uranowe,
  2. Plutonowe
  3. Uranowo-plutonowe
  4. Torowe
Klasyfikacja reaktorów ze względu na rodzaj moderatora i chłodziwa
  1. Wodne,
  2. Ciężkowodne
  3. Gazowe,
  4. Helowe,
  5. Grafitowe
Klasyfikacja reaktorów ze względu na system odprowadzania ciepła
  1. Jednobiegowy (np. BWR) - para wytworzona w zbiorniku reaktora doprowadzana jest bezpośrednio do turbiny parowej, a po skropleniu za turbiną wraca do reaktora,
  2. Dwubiegowy (np. PWR) - obieg wody chłodzącej rdzeń reaktora jest zamknięty, a ciepło z niego jest przekazywane w wytwornicy pary do drugiego obiegu, w którym znajduje się turbina parowa,
  3. Trzybiegowy (np. reaktor prędki chłodzony sodem) - między pierwszy sodowy obieg chłodzący rdzeń reaktora i trzeci, wodno-parowy obieg doprowadzający parę do turbiny, wstawiony jest pośredni obieg sodowy.
Budowa reaktora
W obrębie obudowy bezpieczeństwa reaktora umieszczony jest obieg pierwotny reaktora, składający się ze zbiornika ciśnieniowego reaktora (3), wytwornic pary (4), stabilizatora ciśnienia (5) i pomp chłodzących reaktor (6). Wewnątrz obudowy bezpieczeństwa znajduje się także specjalnie zaprojektowana strefa rozpływu rdzenia (7), służąca przechwyceniu, zatrzymaniu i schłodzeniu płynnego rdzenia w przypadku, gdyby wydostał się on ze zbiornika reaktora wskutek mało prawdopodobnego stopienia rdzenia. Turbina i generator są umieszczone w budynku turbiny (8).Generatory wysokoprężne, mieści się w dwóch oddzielnych budynkach (9). Całość wyspy jądrowej posadowiona jest na pojedynczej żelbetonowej płycie fundamentowej.

[Rozmiar: 101955 bajtów]
[Rozmiar: 266438 bajtów]
Rdzeń reaktora (pręty paliwowe) zanurzone w wodzie.
Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Rdze%C5%84_reaktora_j%C4%85drowego
[Rozmiar: 216975 bajtów]
Transport zbiornika reaktora do elektrowni
Źródło: http://www.machinery.co.uk/machinery-features/mills-cnc-doosan-infracore-machine-tools-profile/33944/


Czarnobyl - zła sława elektrowni jądrowej
[Rozmiar: 195026 bajtów]
Widok z lotu ptaka na elektrowni atomowej w Czarnobylu w miejscu wybuchu. Zdjęcie wykonane kilka dni po 26 kwietnia 1986 r.(AP Photo).
Źródło: http://pixtale.net/2011/03/the-chernobyl-disaster-25-years-ago/
[Rozmiar: 290465 bajtów]
Reaktor w Czarnobylu - 4 lipca 1986 r.
Źródło: http://www.polishclub.org/2011/05/29/prof-miroslaw-dakowski-cyryl-jak-cyryl-ale-te-metody-potrjne-tsunami-a-trzecia-fala/
[Rozmiar: 187428 bajtów]
Model reaktora po wybuchu
Foto: stahlmandesign, Źródło http://en.wikipedia.org/wiki/File:Chernobyl_model.jpg
[Rozmiar: 216199 bajtów]
Reaktor zalany tonami betonu - tzw. sarkofag.
Foto. Carl Montgomery. Źródło: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Chernobylreactor_1.jpg&filetimestamp=20110316135155
[Rozmiar: 195267 bajtów]
Widok ogólny miasta duchów Ukrainy Prypeć, 13 kwietnia 2006.
Źródło: http://pixtale.net/2011/03/the-chernobyl-disaster-25-years-ago/
[Rozmiar: 249311 bajtów]
[Rozmiar: 295021 bajtów]
Cmentarz dla pojazdów silnie zanieczyszczonych przez promieniowanie, w pobliżu elektrowni atomowej w Czarnobylu, z 10 listopada 2000 roku. Około 1350 sowieckich wojskowych śmigłowców, autobusów, cystern, spychaczy, przenośników, wozów strażackich i karetek pogotowia było używane podczas walki z 26 kwietnia 1986 awarii jądrowej w Czarnobylu. (AP Photo / Efrem Lukatsky)
Źródło: http://pixtale.net/2011/03/the-chernobyl-disaster-25-years-ago/
[Rozmiar: 187822 bajtów]
Widok na opuszczonej hali sportowej
Źródło: http://timmsuess.com/chernobyl-journal/chernobyl-journal-the-pictures/
[Rozmiar: 302522 bajtów]
Szkoła
Źródło: http://timmsuess.com/chernobyl-journal/chernobyl-journal-the-pictures/
[Rozmiar: 295288 bajtów]
W sali jadalnej znaleziono wiele dziecięcych masek gazowych na podłodze.
Źródło: http://timmsuess.com/chernobyl-journal/chernobyl-journal-the-pictures/

Zobacz więcej zdjęć


Fakty czy mity ...
Liczba ofiar (oficjalnie):
     - 2 strażaków umiera w nocy 26.04.86
     - kolejnych 28 umiera w ciągu kilku miesięcy
     - oficjalna liczba zgonów wynosi 51 ofiar
Liczba ofiar (nieoficjalnie):
     - 600 pilotów śmigłowców
     - co 4 z górników zmarł przed 40 rokiem życia; ok. 2,5 tys
     - ok. 20 tys. likwidatorów zmarło do 2005 roku; ok 200 tys jest inwalidami
     - łączna liczba ofiar wg. różnych źródeł jest szacowana od 60 osób nawet
       do kilkunastu tysięcy
Reaktor:
     - pokrywa reaktora nr 4 ważyła 1200T
     - 30 śmigłowców gasiło ogień w reaktorze
     - jeden pilot wykonywał do 33 przelotów dziennie
     - nad płonącym reaktorem wykonano w ciągu dwóch dni 410 przelotów,
       podczas których zrzucano do reaktora 80kg worki z piaskiem, zrzucono w sumie
       6 tys. ton piasku i kwasu bornego, który neutralizuje promieniowanie
     - zdalnie starowane roboty, spychające gruz do krateru ulegały uszkodzeniu
       i były zastępowane ludźmi
     - 'Bioroboty' - żołnierze [ok. 3,5 tys] w wieku 20-30 lat, którzy musieli sprzątać
       okolice reaktora,
       oraz zgarniać radioaktywny gruz z dachu
     - 'Bioroboty' sami musieli sobie zrobić ołowiane pancerze oraz osłony
     - pracowali po 2-3 min za pierwszym razem a potem po 40 sek. w 8-osobowych grupach
     - niektórzy wychodzili na dach nawet po 5 razy
     - żołnierze biorący udział w usuwaniu skutków tragedii dostali po 100 rubli premii
       oraz dyplomy

Źrodło: http://elektrownia-jadrowa.pl/Budowa-i-dzialanie-elektrowni-jadrowej-oraz-rodzaje-reaktorow.html
http://www.infopol.lt/pl/naujienos/detail.php?ID=4604&PRINT=Y - elektrownia na litwie
http://www.if.pw.edu.pl/~pluta/pl/dyd/mfj/zal03/sobolewski/praca1.htm
http://czarnobyl.cba.pl/fakty_i_mity/
Losowe zdjęcie

Linki
  ◊  Stowarzyszenie Wejhera
  ◊  Strona szkolna
  ◊  Biblioteka szkolna
  ◊  Spacer po szkole
  ◊  Matura 2012
Copyright by www.samochodowka-wejherowo.pl - Wszystkie prawa zastrzeżone.
Strona główna Strona główna Mapa strony Kontakt