نیروگاه هسته‌ای به تأسیساتی صنعتی و نیروگاهی می‌گویند که بر پایهٔ فناوری هسته‌ای و با کنترل فرایند شکافت هسته‌ای، از گرمای آزاد شدهٔ آن اقدام به تولید انرژی الکتریکی می‌کند. کنترل انرژی هسته‌ای با حفظ تعادل در فرایند شکافت هسته‌ای همراه است که با استفاده از گرمای تولیدی برای تولید بخار آب (مانند بیشتر نیروگاههای گرمایی) اقدام به چرخاندن توربین‌های بخار و به دنبال آن ژنراتورها می‌کند. در ادامه با اصول عملکرد این نیروگاه ها بیشتر آشنا می شوید.
سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: یک نیروگاه اتمی متشکل از مواد مختلفی است که همه آن‌ها نقش اساسی و مهم در تعادل و ادامه حیات آن را دارند. این مواد عبارت اند از:
عمل سوختن اورانیوم در داخل نیروگاه اتمی متفاوت از سوختن زغال یا هر نوع سوخت فسیلی دیگر است. در این پدیده با ورود یک نوترون کم انرژی به داخل هسته ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۵ عمل شکست انجام می‌گیرد و انرژی فراوانی تولید می‌کند. بعد از ورود نوترون به درون هسته اتم، ناپایداری در هسته به وجود آمده و بعد از لحظه بسیار کوتاهی هسته اتم شکسته شده و تبدیل به دوتکه شکست و تعدادی نوترون میشود. تعداد متوسط نوترون‌ها به ازای هر ۱۰۰ اتم شکسته شده ۲۴۷ عدد است و این نوترون‌ها اتم‌های دیگر را می‌شکنند و اگر کنترلی در مهار کردن تعداد آن‌ها نباشد واکنش شکست در داخل توده اورانیوم به صورت زنجیره‌ای انجام میشود که در زمانی بسیار کوتاه منجر به انفجار شدیدی خواهد شد.
در واقع ورود نوترون به درون هسته اتم اورانیوم و شکسته شدن آن توام با انتشار انرژی معادل با ۲۰۰ میلیون الکترون ولت است این مقدار انرژی در سطح اتمی بسیار ناچیز، ولی در مورد یک گرم از اورانیوم در حدود صد‌ها هزار مگاوات است؛ که اگر به صورت زنجیره‌ای انجام شود، در کمتر از هزارم ثانیه مشابه بمب اتمی عمل خواهد کرد. اما اگر تعداد شکست‌ها را در توده اورانیوم و طی زمان محدود کرده به نحوی که به ازای هر شکست، اتم بعدی شکست حاصل کند شرایط یک نیروگاه اتمی به وجود می‌آید.
به عنوان مثال نیروگاهی که دارای ۱۰ تن اورانیوم طبیعی است قدرتی معادل با ۱۰۰ مگاوات خواهد داشت و به طور متوسط ۱۰۵ گرم اورانیوم ۲۳۵ در روز در این نیروگاه شکسته میشود و همان طور که قبلاً گفته شد در اثر جذب نوترون به وسیله ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۸ اورانیوم ۲۳۹ به وجود می‌آمد که بعد از دو بار انتشار پرتوهای بتا (یا الکترون) به پلوتونیم ۲۳۹ تبدیل میشود که خود مانند اورانیوم ۲۳۵ شکست پذیر است.
در این عمل ۷۰ گرم پلوتونیم حاصل میشود. ولی اگر نیروگاه سورژنراتور باشد و تعداد نوترون‌های موجود در نیروگاه زیاد باشند مقدار جذب به مراتب بیشتر از این خواهد بودو مقدار پلوتونیم‌های به وجود آمده از مقدار آنهایی که شکسته می‌شوند بیشتر خواهند بود. در چنین حالتی بعد از پیاده کردن میله‌های سوخت می‌توان پلوتونیم به وجود آمده را از اورانیوم و فرآورده‌های شکست را به کمک واکنش‌های شیمیایی بسیار ساده جدا و به منظور تهیه بمب اتمی ذخیره کرد.
۲. نرم کننده‌ها موادی هستند که برخورد نوترون‌های حاصل از شکست با آن‌ها الزامی است و برای کم کردن انرژی این نوترون‌ها به کار می‌روند. زیرا احتمال واکنش شکست پی در پی به ازای نوترون‌های کم انرژی بیشتر میشود. آب سنگین (D۲O) یا زغال سنگ (گرافیت) به عنوان نرم کننده نوترون به کار برده می‌شوند.
۳. میله‌های مهارکننده: این میله‌ها از مواد جاذب نوترون درست شده اند و وجود آن‌ها در داخل رآکتور اتمی الزامی است و مانع افزایش ناگهانی تعداد نوترون‌ها در قلب رآکتور می‌شوند. اگر این میله‌ها کار اصلی خود را انجام ندهند، در زمانی کمتر از چند هزارم ثانیه قدرت رآکتور چند برابر شده و حالت انفجاری یا دیورژانس رآکتور پیش می‌آید. این میله‌ها می‌توانند از جنس عنصر کادمیم و یا بور باشند.
۴. مواد خنک کننده یا انتقال دهنده انرژی حرارتی: این مواد انرژی حاصل از شکست اورانیوم را به خارج از رآکتور انتقال داده و توربین‌های مولد برق را به حرکت در می‌آورند و پس از خنک شدن مجدداً به داخل رآکتور برمی گردند. البته مواد در مدار بسته و محدودی عمل می‌کنند و با خارج از محیط رآکتور تماسی ندارند. این مواد می‌توانند گاز CO۲، آب، آب سنگین، هلیم گازی و یا سدیم مذاب باشند.
۳. میله‌های مهارکننده: این میله‌ها از مواد جاذب نوترون درست شده اند و وجود آن‌ها در داخل رآکتور اتمی الزامی است و مانع افزایش ناگهانی تعداد نوترون‌ها در قلب رآکتور می‌شوند. اگر این میله‌ها کار اصلی خود را انجام ندهند، در زمانی کمتر از چند هزارم ثانیه قدرت رآکتور چند برابر شده و حالت انفجاری یا دیورژانس رآکتور پیش می‌آید. این میله‌ها می‌توانند از جنس عنصر کادمیم و یا بور باشند.
۴. مواد خنک کننده یا انتقال دهنده انرژی حرارتی: این مواد انرژی حاصل از شکست اورانیوم را به خارج از رآکتور انتقال داده و توربین‌های مولد برق را به حرکت در می‌آورند و پس از خنک شدن مجدداً به داخل رآکتور برمی گردند. البته مواد در مدار بسته و محدودی عمل می‌کنند و با خارج از محیط رآکتور تماسی ندارند. این مواد می‌توانند گاز CO۲، آب، آب سنگین، هلیم گازی و یا سدیم مذاب باشند.
منبع: سایت هادی حداد خوزانی
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.