Energie en omgewing

Hoe presies werk kernkrag?

Hoe presies werk kernkrag?


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.

Met al die kontroversie rondom kernkragstasies, is daar geen twyfel dat dit 'n wonderlike tegnologiese prestasie is nie. Maar hoe werk hulle presies?

Hier neem ons 'n kort toer deur 'n kernkragaanleg, en bespreek die verskillende soorte aanlegte en enkele voor- en nadele van die tegnologie.

VERWANTE: KERNFUSIE IN DIE 21STE EEU

Hoe werk kernkrag en watter soorte is daar?

Kortom, kernkragstasies (kernsplitsing) werk deur die atoom se krag te benut om water te kook, stoom te produseer en 'n turbine te draai om elektrisiteit op te wek. Dit is in werklikheid hoogs gesofistikeerde ketels met 'n turbine aan.

Daar is natuurlik baie meer as dit.

Die hoofkomponente van 'n kernkragsentrale is min of meer soos volg (hoewel die ontwerp verskil):

  • Kernbrandstof (soos uraan of plutonium)
  • Kernreaktor en moderator ('n stof wat neutrone vertraag - soos grafiet of water)
  • Reaktor koelvloeistof (gewoonlik water)
  • Beheerstokke (bv. Grafiet)
  • Skerm of insluitingstelsel / struktuur
  • Drukhouer
  • Stoomopwekker
  • Stoomlyne
  • Pompe
  • Stoomturbine
  • Koeltoring en kondensor

Soos voorheen gesê, kan die komponente en opstelling wissel, afhangende van die tipe kernreaktor in kwessie. Tot op hede is die mees algemene tipes kernreaktors soos volg:

  • Drukwaterreaktor (PWR) - Meer as65% kommersiële kernreaktors in die VSA is PWR's. Die Three-Mile Island-aanleg was 'n PWR-tipe.
  • Kookwaterreaktor (BWR) - Ongeveer 'n derde van alle reaktore in die VSA is BWR's. Fukushima was 'n BWR-reaktor.
  • Swaarwaterreaktor onder druk (PHWR) - Mees algemeen in Kanada en Indië.
  • Gevorderde gasverkoelde reaktor (AGR) - Sogenaamde tweedegenerasie-gasverkoelde reaktors word hoofsaaklik in die Verenigde Koninkryk gebruik. Hierdie gebruik koolstofdioksied as die belangrikste koelmiddel.
  • Ligte water grafiet gemodereerde reaktor (RBMK) - Sowjet-ontwerpte reaktore wat soortgelyk is aan BWR's in die ontwerp, maar in plaas van 'n drukvat wat die hele kern omring, word elke brandstofsamestelling in 'n individuele pyp toegemaak om die koel water rondom die brandstof te laat vloei. Tsjernobil was 'n RBMK-kernreaktor.
  • Gevorderde reaktore - Dit sluit baie nuwe of eksperimentele reaktors in, soos klein modulêre reaktore (SMR). Baie van hulle gebruik nie water om af te koel nie, en sommige gebruik vloeibare metaal, gesmelte sout of helium om water tot stoom te verhit.
  • Vinnige neutronreaktors (FNR) - Hierdie reaktore verlaat moderators en gebruik eerder sogenaamde vinnige neutrone. Dit is doeltreffender vir energieproduksie, maar is duurder om te bou.
  • Swewende kernkragsentrales - Met uitsondering van kernreaktore op die skip, is hierdie reaktore gebou op groot vaartuie wat geneig is om permanent vasgemeer te wees.

Daar is tans ongeveer 450 kommersiële kernsplitsingsreaktors regoor die wêreld in werking is. Agt-en-negentig hiervan is alleen in die Verenigde State, en daar word aangevoer dat dit een van die veiligste en doeltreffendste energiebronne ter wêreld is.

Hoe word kernenergie stap vir stap geproduseer?

Kernenergie word gebruik om elektrisiteit in verskeie basiese stappe te produseer. In die meeste gevalle, in kommersiële reaktore, volg dit die volgende stappe, min of meer.

  1. Neutrone bots met brandstofatome (gewoonlik uraan) en verdeel om neutrone van die teikenatoom vry te stel, wat weer met ander brandstofatome bots en sodoende 'n kettingreaksie veroorsaak.
  2. Hierdie kettingreaksie kan beheer word met behulp van 'kontrolestokke', wat sommige neutrone absorbeer om te voorkom dat die stelsel buite beheer raak.
  3. Hierdie proses verhoog die temperatuur van die reaktor vinnig tot êrens in die volgorde van520 grade Fahrenheit (271 grade Celsius).
  4. By hierdie temperatuur word die koelmiddel (gewoonlik water) vinnig verhit en verdamp dit tot stoom.
  5. Hierdie stoom word dan na 'n groot turbine gedryf of gepomp, en elektrisiteit word geproduseer.
  6. Hierdie elektrisiteit word gebruik om die reaktor te bestuur en word na 'n elektriese netwerk vir kommersiële verbruik gelei.

Splyting is nie die enigste soort kernreaksie nie. Fusiekrag kan teoreties ook gebruik word om elektrisiteit op te wek deur hitte van kernfusiereaksies te gebruik. In 'n fusieproses kombineer twee ligter atoomkerne om 'n swaarder kern te vorm wat energie vrystel. Verskeie tipes eksperimentele samesmeltingsreaktore is ontwerp en gebou, maar geen is tans kommersieel in gebruik nie. Vir kernreaktors in samesmelting sal die proses effens anders wees.

  1. Brandstofmateriaal (soos deuterium of tritiumgas) word in die smeltkamer ingespuit. Vir Tokamak-reaktore is dit 'n oliebolvormige vakuumvat.
  2. Hierdie gasmengsel word dan tot baie hoë temperature verhit (Honderde miljoene grade). Ekstreme temperature van hierdie omvang word met verskillende metodes bereik, maar sommige eksperimentele samesmeltingsreaktors gebruik mikrogolwe of ander energiebronne.
  3. Dit laat die brandstof ioniseer en vorm 'n plasma met genoeg energie om hopelik samesmelting toe te laat tussen atome wat naby mekaar gehou word. Dit is makliker gesê as gedaan, want dit word bereik met behulp van baie sterk magnetiese velde of 'n ander opsluitingsmetode.
  4. Nadat samesmelting bereik is, word enorme hoeveelhede energie vrygestel wat dan gebruik kan word om die koelmiddel te verhit.
  5. Die resulterende stoom word dan gebruik om 'n turbine aan te dryf om elektrisiteit op te wek.

Hoewel navorsers beperkte, ingeslote samesmeltingsreaksies kon bereik, is die proses baie energie-intensief. Tot dusver het almal negatiewe energie-opbrengste behaal, wat beteken dat dit duurder is om te bestuur as wat hulle as opgewekte energie in ruil daarvoor kry.

Is kernenergie en kernkrag dieselfde?

Alhoewel hierdie twee terme skynbaar soortgelyk is, verskil dit in werklikheid heeltemal.

Energie is "in fisika, die vermoë om werk te doen. Dit kan in potensiële, kinetiese, termiese, elektriese, chemiese, kern- of ander vorme bestaan. Daar is boonop hitte en werk — d.w.s.energie in die proses van oordrag van een liggaam na 'n ander. "- Encyclopedia Britannica.

Krag is iets anders. "Eenhede van krag is die van werk (of energie) per tydseenheid, soos voetpond per minuut, joule per sekonde (of watt) en erge per sekonde. Krag is ook uitdruklik as die produk van die krag wat toegepas word om te beweeg 'n voorwerp en die snelheid van die voorwerp in die rigting van die krag. ' - Ensiklopedie Britannica.

Wat die gebruik van kernenergie en krag betref, word die terme dikwels deurmekaar gebruik. Maar daar is eintlik 'n subtiele, maar belangrike onderskeid tussen die twee.

Kernkrag is tegnies gesproke die krag wat vrygestel word wanneer 'n atoom deur splitsing gesplitst word. Dit word tipies uitgedruk as megaelektronvolt (MeV).

Kernkrag is, tegnies, die gevolglike werk wat 'n kernkragstasie gedurende 'n bepaalde tyd vervaardig, gewoonlik uitgedruk as megawatt (MW) of gigawatt (GW).

Wat is fout met kernkrag?

Kernkrag word al lank bestempel as die antwoord op byna onbeperkte energie. Maar ondanks die ywerige vroeë opname en ontwikkeling van kernkrag, het dit die afgelope paar jaar buite die guns geval.

Maar hoekom?

Een van die hoofredes kan 'n oënskynlike misverstand van die tegnologie wees. In die gemoed van sommige word dit dikwels geassosieer met sy ongelooflik vernietigende neefs, kernwapens.

Nog 'n probleem met kernkrag se PR is die min, maar ongelooflik skouspelagtige, kernongelukke en voorvalle wat plaasgevind het. Alhoewel kernkrag oor die algemeen een van die veiligste middele vir die opwekking van energie is, gaan dit regtig verkeerd as dit verkeerd gaan.

Ongelukke waarby kernkrag betrokke was, was hoofsaaklik te wyte aan menslike foute, natuurrampe of ontwerpfoute. Terselfdertyd is die tegnologie een van die mees gereguleerde, omgewings- en veiligheidsbewuste bedrywe ter wêreld.

Vroeëre debatte het gedurende die 70's en 80's 'n hoogtepunt bereik en was hoofsaaklik rondom die verspreiding van kernkrag en die veiligheidsrisiko's van die bedryf. Maar daar was die afgelope paar jaar 'n oplewing in die debat rakende die onderwerp van klimaatsverandering.

Alhoewel baie mense vertrou het op hernubare tegnologie om klimaatsverandering te verminder, het diegene wat aan die pro-kernkant van die debat deelneem, gesê dat kernkrag die beste manier is om ons energieverbruik vinnig te koolstofvry te maak.

Kernkrag is 'n koolstofvrye kragbron met 'n hoë energiebron en, ondanks ongelukke in die verlede, waarskynlik veiliger as op petroleum gebaseerde energieopwekking. Tog is dit steeds potensieel gevaarlik vir mense en die planeet.

Daarbenewens is uraanwinning en raffinering energie-intensief en baie besoedelend, wat die voordele van kernkrag kan kompenseer. Daar is ook probleme met die veilige opberging en weggooi van gebruikte kernbrandstof.

Daar is vooruitgang gemaak met die opberging en herwinning van kernafval. Nuwe generasie kragstasies laat die oorgrote meerderheid van hierdie afval herwin. Nog 'n interessante statistiek is dat al die verbruikte brandstof van elke kernkragstasie sedert die vyftigerjare slegs 'n ruimte so groot soos 'n sokkerveld sou vul. 9 meter.

Baie van hierdie afval word veilig in bewaarplekke geberg wat goed gereguleer word. In die meeste gevalle,99% van hierdie afval bly minder as radioaktief 300 jaar.

Ander bekommernisse rondom kernkrag sluit in die feit dat dit duur is om te ontwikkel, naby 'n waterbron gebou moet word (SMR's kan die uitsondering wees) en dat dit hulpbronne wegneem van die ontwikkeling van hernubare energie.

Soos enige debat oor enige onderwerp, sal ons u toelaat om u eie gevolgtrekking daaroor te maak. Maar wat duidelik is, is dat daar, met die toenemende kommer oor klimaatsverandering, 'n regverdige en oop debat moet gevoer word oor die voor- en nadele van kernkrag. Kernkrag kan deel uitmaak van die oplossing.


Kyk die video: Three Mile Island Nuclear Accident Documentary Film (Februarie 2023).