Energi og miljø

Hvordan fungerer kernekraft nøjagtigt?

Hvordan fungerer kernekraft nøjagtigt?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Med al kontroversen omkring atomkraftværker er der ingen tvivl om, at de er en fantastisk teknologisk bedrift. Men hvordan fungerer de nøjagtigt?

Her tager vi en kort rundtur rundt om et atomkraftværk og diskuterer de forskellige typer anlæg og nogle af fordelene og ulemperne ved teknologien.

RELATERET: KERNEFUSION I DET 21. århundrede

Hvordan fungerer atomkraft, og hvilke typer er der?

Kort sagt, atomkraftværker (nuklear fission) arbejder ved at udnytte atomets kraft til at koge vand, producere damp og dreje en turbine til at generere elektricitet. De er faktisk meget sofistikerede kedler med en turbine tilsluttet.

Der er selvfølgelig meget mere end dem.

Hovedkomponenterne i et atomkraftværk er mere eller mindre som følger (selvom design varierer):

  • Nukleart brændsel (såsom uran eller plutonium)
  • Atomreaktor og moderator (et stof, der sænker neutronerne ned - såsom grafit eller vand)
  • Reaktorkølevæske (normalt vand)
  • Kontrolstænger (f.eks. Grafit)
  • Skjold eller indeslutningssystem / struktur
  • Trykbeholder
  • Dampgenerator
  • Dampledninger
  • Pumper
  • Dampturbine
  • Køletårn og kondensator

Som tidligere nævnt kan komponenterne og opsætningen variere afhængigt af den aktuelle atomreaktortype. Til dato er de mest almindelige typer atomreaktorer som følger:

  • Reaktor med trykvand (PWR) - Mere end65% af kommercielle atomreaktorer i USA er PWR'er. Three-Mile Island-anlægget var af PWR-type.
  • Kogende vandreaktor (BWR) - Omkring en tredjedel af alle reaktorer i USA er BWR'er. Fukushima var en BWR-reaktor.
  • Tungtvandsreaktor under tryk (PHWR) - Mest almindelig i Canada og Indien.
  • Avanceret gaskølet reaktor (AGR) - Såkaldte anden generation af gasafkølede reaktorer, der hovedsagelig anvendes i Storbritannien. Disse bruger kuldioxid som hovedkølemiddel.
  • Let vand grafit-modereret reaktor (RBMK) - Sovjetisk-designede reaktorer, der ligner BWR'er i design, men i stedet for en trykbeholder, der omgiver hele kernen, er hver brændstofsenhed lukket i et individuelt rør for at tillade strømmen af ​​kølevand omkring brændstoffet. Tjernobyl var en RBMK-atomreaktor.
  • Avancerede reaktorer - Disse inkluderer mange nye eller eksperimentelle reaktortyper, som f.eks. Små modulære reaktorer (SMR). Mange af disse bruger ikke vand til afkøling, mens nogle bruger flydende metal, smeltet salt eller helium til opvarmning af vand til damp.
  • Hurtige neutronreaktorer (FNR) - Disse reaktorer undlader moderatorer og bruger i stedet såkaldte hurtige neutroner. De er mere effektive til energiproduktion, men er dyrere at bygge.
  • Flydende atomkraftværker - Bortset fra skibsbaserede atomreaktorer er disse slags reaktorer bygget på store pramme, der har tendens til at være permanent fortøjet.

Der er i øjeblikket omkring 450 kommercielle fissionsreaktorer i drift overalt i verden. Otteoghalvfems af disse er i De Forenede Stater alene, og det hævdes, at de er en af ​​de sikreste og mest effektive energikilder i verden.

Hvordan produceres kernenergi trin for trin?

Atomenergi udnyttes til at producere elektricitet i flere grundlæggende trin. I de fleste tilfælde følger det i kommercielle reaktorer de følgende trin mere eller mindre.

  1. Neutroner kolliderer med brændstofatomer (normalt uran) og splittes for at frigive neutroner fra målatomet, som igen kolliderer med andre brændstofatomer, hvilket forårsager en kædereaktion.
  2. Denne kædereaktion kan styres ved hjælp af "kontrolstænger", som absorberer nogle af neutronerne for at forhindre systemet i at komme ud af kontrol.
  3. Denne proces hæver hurtigt reaktorens temperatur til et eller andet sted i størrelsesordenen520 grader Fahrenheit (271 grader Celsius).
  4. Ved denne temperatur opvarmes kølemidlet (normalt vand) hurtigt og fordamper til damp.
  5. Denne damp drives eller pumpes derefter til en stor turbine, og der produceres elektricitet.
  6. Denne elektricitet bruges til at drive reaktoren og ledes til et elnet til kommercielt forbrug.

Fission er ikke den eneste type nuklear reaktion. Fusionskraft kunne teoretisk også bruges til at generere elektricitet ved hjælp af varme fra kernefusionsreaktioner. I en fusionsproces kombineres to lettere atomkerner for at danne en tungere kerne, som frigiver energi. Flere typer eksperimentelle fusionsreaktorer er designet og konstrueret, men ingen er i øjeblikket kommercielt operationelle. For fusions atomreaktorer ville processen være lidt anderledes.

  1. Brændstofmateriale (såsom deuterium eller tritiumgas) injiceres i fusionskammeret. For Tokamak-reaktorer er dette en doughnutformet vakuumbeholder.
  2. Denne gasblanding opvarmes derefter til meget høje temperaturer (100'ere af millioner af grader). Ekstreme temperaturer af denne størrelse opnås ved en række forskellige metoder, men nogle eksperimentelle fusionsreaktorer bruger mikrobølger eller andre energikilder.
  3. Dette får brændstoffet til at ionisere og danne et plasma med nok energi til forhåbentlig at muliggøre fusion mellem atomer, der holdes tæt på hinanden. Dette er lettere sagt end gjort, da det opnås ved hjælp af meget stærke magnetfelter eller en anden indeslutningsmetode.
  4. Når fusion er opnået, frigøres enorme mængder energi, som derefter kan bruges til overophedning af kølemidlet.
  5. Den resulterende damp bruges derefter til at drive en turbine til at generere elektricitet.

Mens forskere har været i stand til at opnå begrænsede, indeholdte fusionsreaktioner, er processen meget energiintensiv. Indtil videre har de alle opnået negativt energiudbytte, hvilket betyder at de er dyrere at køre end hvad de får til gengæld som genereret energi.

Er kernekraft og kernekraft den samme?

Disse to udtryk er, selvom de tilsyneladende ligner hinanden, faktisk meget forskellige i praksis.

Energi er "i fysik, kapaciteten til at udføre arbejde. Det kan eksistere i potentielle, kinetiske, termiske, elektriske, kemiske, nukleare eller andre forskellige former. Der er desuden varme og arbejde - dvs.energi i færd med at overføre fra et organ til et andet. "- Encyclopedia Britannica.

Strøm er noget lidt anderledes. "Enhedsenheder er arbejdets (eller energien) pr. Tidsenhed, såsom fodpund pr. Minut, joule pr. Sekund (eller watt) og ergs pr. Sekund. Kraft kan udtrykkes også som produktet af den kraft, der anvendes til at bevæge sig et objekt og objektets hastighed i kraftens retning. " - Encyclopedia Britannica.

Når det kommer til brugen af ​​atomenergi og energi, bruges begreberne ofte om hverandre. Men der er faktisk en subtil, men vigtig skelnen mellem de to.

Atomenergi er teknisk set den kraft, der frigøres, når et atom deles gennem fission. Dette udtrykkes typisk som megaelektronvolt (MeV).

Atomkraft er teknisk set det resulterende arbejde produceret af et atomkraftværk over en given tid, normalt udtrykt som megawatt (MW) eller gigawatt (GW).

Hvad er der galt med atomkraft?

Atomkraft har længe været forkæmpet som svaret på næsten ubegrænset energi. Men på trods af ivrig tidlig optagelse og udvikling af atomkraft er den faldet ud af favør de seneste år.

Men hvorfor?

En af hovedårsagerne kan være en tilsyneladende misforståelse af teknologien. I nogle sind er det ofte forbundet med dets utroligt destruktive fætre, atomvåben.

Et andet problem med atomkraftens PR er de meget få, men utroligt spektakulære, atomulykker og hændelser, der har fundet sted. Selvom kernekraft generelt er et af de sikreste midler til energiproduktion, når det går galt, går det virkelig galt.

Ulykker, der involverede atomkraft, skyldes primært menneskelige fejl, naturkatastrofer eller konstruktionsfejl. Samtidig er selve teknologien en af ​​de mest regulerede, miljø- og sikkerhedsbevidste industrier i verden.

Tidligere debatter nåede sit højdepunkt i 70'erne og 80'erne og drejede sig hovedsageligt om nuklear spredning og industriens sikkerhedsrisici. Men der har været en genopblussen i debatten i de sidste par år relateret til emnet klimaforandringer.

Mens mange har sat deres lid til vedvarende teknologi for at afbøde klimaforandringerne, har de på den pro-nukleare side af debatten anført, at nuklear er den bedste måde til hurtigt at afkarbonisere vores energiforbrug.

Atomkraft er en kulstoffri energikilde med høj energi og på trods af tidligere ulykker uden tvivl sikrere end oliebaseret energiproduktion. Alligevel er det stadig potentielt farligt for mennesker og planeten.

Derudover er uranudvinding og raffinering energiintensiv og stærkt forurenende, hvilket kan opveje fordelene ved atomkraft. Der er også problemer med sikker opbevaring og bortskaffelse af brugt nukleart brændsel.

Der er gjort fremskridt med opbevaring og genbrug af nukleart affald. Nyere kraftværker tillader, at langt størstedelen af ​​dette affald genbruges. En anden interessant statistik er, at alt brugt brændstof fra ethvert atomkraftværk siden 1950'erne kun ville fylde et rum på størrelse med en fodboldbane til en dybde på ca. 9 meter.

Meget af dette affald opbevares sikkert i stærkt regulerede og overvågede arkiver. I de fleste tilfælde,99% af dette affald forbliver radioaktivt i mindre end 300 år.

Andre bekymringer omkring atomkraft inkluderer det faktum, at det er dyrt at udvikle det, skal bygges nær en vandkilde (SMR'er kan være undtagelsen), og at det trækker ressourcer væk fra udviklingen af ​​vedvarende energi.

Som enhver debat om ethvert emne, vil vi lade dig nå din egen konklusion om sagen. Men hvad der er klart, er at der i lyset af stigende bekymringer over klimaændringer skal være en retfærdig og åben debat om fordele og ulemper ved atomkraft. Atomkraft kan være en del af løsningen.


Se videoen: Opdagelsen der ændrede verden (September 2022).


Kommentarer:

  1. Jonas

    Undskyld, at jeg afbryder dig, men jeg foreslår, at du går en anden forbi.

  2. Hiatt

    Jeg tror, ​​du begik fejlen

  3. Gawyn

    Hvad har han gang i?

  4. Kagan

    After all and as I have not thought about it earlier



Skriv en besked