Pengenalan kepada Tenaga Nuklear Daripada Fisi Tenaga

Tumbuhan kuasa nuklear mengandungi reaktor yang membentuk pembelahan tindak balas rantai terkawal, suatu proses yang secara berterusan membahagi nukleus atom uranium. Proses ini menghasilkan banyak tenaga, radiasi, dan haba yang sangat tinggi.

Tumbuhan tenaga nuklear memanfaatkan tenaga yang dikeluarkan oleh pembelahan dan meletakkannya untuk memacu penjana yang menghasilkan elektrik. Walaupun kuasa nuklear menyumbang hanya kira-kira 20 peratus daripada tenaga elektrik yang dihasilkan di Amerika Syarikat, keupayaan nuklear negara adalah yang tertinggi di mana-mana negara lain - 101 gigawatt pada tahun 2010.

Komponen Biasa Tenaga Nuklear

Reaktor nuklear mempunyai komponen yang sama:

Bahan Api - Uranium, bijih logam berat radioaktif, adalah bahan api yang paling biasa untuk reaktor nuklear . Berikutan proses pengayaan, uranium menjadi bahan api yang sangat tertumpu.

Sebuah reaktor nuklear komersial memerlukan ribuan pound bahan bakar uranium diperkaya untuk beroperasi. Tumbuhan tenaga nuklear awam di U. S. membeli sekitar 50 juta pound bahan bakar uranium (setara U3O8) setiap tahun, sebahagian besarnya berasal dari luar negara.

Uranium ditambang di lokasi di seluruh dunia, terutamanya di Kazakhstan, Kanada, Australia, dan Afrika. Amerika Syarikat adalah antara 10 pengeluar utama uranium.

Rod Kawalan - Diperbuat daripada bahan menyerap neutron seperti kadmium, hafnium, atau boron, rod kawalan dimasukkan atau ditarik dari inti untuk mengawal kadar tindak balas atau untuk menghentikannya jika perlu.

Moderator - Bahan dalam teras reaktor yang melambatkan neutron yang dibebaskan dari pembelahan sehingga menyebabkan lebih banyak pembelahan.

Penyederhana biasanya biasa (cahaya) air, tetapi mungkin air berat (D20) atau grafit.

Coolant - Cecair atau gas yang beredar melalui inti untuk memindahkan haba dari itu. Di dalam reaktor air ringan, moderator air juga berfungsi sebagai penyejuk utama.

Pembendungan - Reaktor nuklear dibungkus dalam struktur konkrit yang sangat kuat untuk mengelakkan radioaktif daripada melarikan diri ke atmosfera.

Proses Asas Tenaga Nuklear

Fizik nuklear adalah sangat teknikal, tetapi proses asas untuk menghasilkan tenaga elektrik dengan kuasa nuklear adalah seperti berikut:

Inti reaktor menghasilkan haba dan radioaktiviti dalam proses yang dikenali sebagai pembelahan, yang dikenali sebagai pemisahan atom. Di dalam teras reaktor adalah bahan api nuklear uranium. Sebagai nukleus perpecahan uranium, mereka melepaskan neutron. Apabila neutron melanda atom uranium lain, nukleus juga berpecah, melepaskan neutron mereka untuk menyerang atom-atom lain, menyebabkan lebih banyak pembelahan. Pembahagian atom berterusan ini adalah reaksi berantai.

Haba dari reaksi pembelahan terkawal digunakan untuk menghasilkan stim dari air, sama ada secara langsung seperti dalam reaktor air mendidih (BWR), atau secara tidak langsung seperti dalam reaktor air bertekanan (PWR), yang mengandungi penjana stim.

stim memacu turbin yang menggerakkan penjana.

Penjana menghasilkan tenaga elektrik yang diedarkan ke grid kuasa.

Jenis Reaktor Nuklear

Di seluruh dunia, pelbagai jenis reaktor nuklear digunakan. Walau bagaimanapun, jenis yang paling biasa adalah reaktor air bertekanan (PWR) dan reaktor air mendidih (BWR), yang dikelaskan sebagai reaktor air cahaya. Di Amerika Syarikat, PWR dan BWR adalah satu-satunya dua jenis loji kuasa nuklear komersil yang beroperasi.

• Reaktor air mendidih (BWR) - Di dalam reaktor jenis ini, pembelahan menghasilkan haba yang mendidih air dalam teras reaktor. Stim dari kuasa air mendidih turbin yang memacu penjana menghasilkan elektrik. Reaktor di kilang Fukushima Naiishi di timur laut Jepun yang rosak pada gempa bumi dan tsunami pada bulan Mac 2011 adalah BWRs.
• Reaktor air bertekanan (PWR) - Reaktor jenis ini adalah yang paling biasa untuk menghasilkan tenaga. Ia menggunakan air sebagai penyejuk dan penyederhana, agen yang membantu mengawal kelajuan pembelahan. Dalam sistem penyejuk utama tertutup air, dipanaskan oleh tenaga haba dari pembelahan semasa melepasi inti, disimpan di bawah tekanan tinggi dan oleh itu ia tidak mendidih. Stim dihasilkan dalam gelung penyejuk sekunder dan digunakan untuk menggerakkan turbin yang memacu penjana elektrik.
• CANDU dan reaktor sederhana air sederhana - Reka bentuk ini menggunakan air berat sebagai moderator. Air berat - dengan deuterium menggantikan dua atom hidrogen - sebagai moderator memperlambat neutron dalam proses pembelahan dan membolehkan penggunaan uranium semulajadi, bukan uranium diperkaya sebagai bahan bakar.
• Reaktor modular katil batu> - Sebuah reaktor suhu tinggi yang menggunakan penyejuk helium dan bahan bakar yang terbungkus dalam sfera grafit dan silikon karbida untuk memastikan pembelahan produk pembelahan dan ketahanan terhadap kemerosotan.