Jaderné elektrárny
jaderné elektrárny
Umožňují získávání tepla ze štěpné reakce, ke které dochází štěpením přírodního uranu, obohaceného uranu nebo plutonia. Jaderné elektrárny pracují na principu štěpení těžkých jader atomů uranu 235U a 238U a plutonia 242Pu. V přírodě se vyskytující uranová ruda se nazývá smolka (smolinec) nebo carnolit, který je na uran poněkud bohatší. Je to v podstatě dvojuranan uranylový UO2, U2O6 neboli U3O8. Již tato ruda je radioaktivní, neboť vyzařuje jednak neutrony a jednak záření gama. Neutrony byzařuje pouze izotop 235U, záření gama izotop 238U, a to jen tehdy, dopadne-li do jeho jádra neutron. Pohltí-li však neutron jádro izotopu 235U, dojde k jeho rozštěpení. Dopadem pomalého neutornu, pokud je pohlcen jádrem, dojde nejčastěji ke štěpné reakci. Každý atom izotopu uranu uvolní při rozštěpu asi 31 pikojaoulů tepla, při tom vzniknou dvě jádra středně těžkých prvků, která se dále rozpadají (jsou nestabilní). Uvolněná energie má podobu záření (9%) a jednak kinetické energie (83,5%), která má největší význam pro výrobu energie.
Štěpnou reakcí se pohybová energie mění na tepelnou a v palivovém článku se vytváří teplota asi 1200°C, ta se odvádí chladícím médiem (lehká voda), protože štěpnou reakcí dochází k radioaktivnímu zamoření chladícího média používá se ve většině typů elektráren dvouokruhové uspořádání. Chceme-li ovlivňovat výkon reaktoru používí se absorbční materiál (moderátor), který umožňuje pohlcování volných neutronů a tím omezuje výkon reaktoru. Mimo moderátoru jsou používány regulační tyče se stejnou funkcí. Uspořádání paliva a moderátoru může být homogení nebo heterogení.
Primární okruh:
Zdrojem tepla je štěpný materiál uložený v aktivní zóně reaktoru ve formě palivových článků. Např. reaktor v Dukovanech obsahuje 312 palivových kazet a každá kazeta obsahuje 126 palivových proutků. K regulaci výkonu slouží 37 regulačních kazet. Teplo z aktivní zóny se odvádí chemicky upravenou vodou, která proudí kolem palivových proutků cyrkulačními smyčkami. Smyčku uzavírá cyrkulační čerpadlo a její součástí je kompenzátor objemu a barbotážní nádrž.
Výroba páry:
V reaktoru se ohřívá voda na teplotu asi 300°C a je tlačena do parogenerátoru. Prostřednictvím teplosměnné soustavy se předá teplo vodě v sekundárním okruhu. Soustava je tvořena asi 5000 trubkami, které umožňují toto předání tepla. Voda v sekundárním okruhu se mění na páru a sekundární okruh při tlaku asi 4,5MPa dadává do jednotlivých bloků turbín páru o teplotě 260°C.
Sekundární okruh:
Z parogenerátoru je odváděna pára do kondenzační turbíny, která má tři části. Jedna vyskotlaká část a dvě nízkotlaké části. Při průchodu turbínou se pára ochlazuje, zvyšuje svoji vlhkost a proto se vede do separátoru (přihřívák) a zpětně se vrací na turbínu. Na výstupu turbíny odchází pára do chladících věží kde kondenzuje prostřednictvím proudícího vzduchu (komínový efekt). Při plném provozu elektrárny odchází do ovzduší z osmi chladících věží 1 m3/s.
Výroba el.energie - generátor:
Jednotlivé bloky mají výkon 220MW a výstupní napětí je 15,75 kV, chadí se vodou a příkon čerpadla je 1,81 MW a dodává se 688 t vody za hodinu.