Nhà máy điện hạt nhân (NPP) hoạt động như thế nào
Một trong những cách chống ô nhiễm môi trường là chuyển sang sử dụng các nguồn điện sạch hơn. Những nguồn này ngày nay hợp pháp bao gồm nhà máy điện hạt nhân (NPP)… Chỉ riêng ở châu Âu, nhờ các nhà máy điện hạt nhân, hơn nửa tỷ tấn carbon dioxide KHÔNG được thải vào khí quyển mỗi năm, chắc chắn sẽ trở thành nguồn ô nhiễm nghiêm trọng nếu năng lượng thu được bằng cách đốt cháy hydrocarbon.
Nhờ các nhà máy điện hạt nhân hoạt động 24/7, nhiều gia đình và doanh nghiệp trên khắp thế giới được cung cấp điện liên tục. Thêm vào đó, các trạm sử dụng nhiều chuyên gia và đây là những công việc được trả lương cao.
Nhà máy điện hạt nhân là gì? Hãy cùng tìm hiểu nguyên lý và cách thức hoạt động của nó nhé.
Nhà máy điện hạt nhân (NPP) là một loại nhà máy nhiệt điện.
Nguồn nhiệt năng tại các trạm này là quá trình phân hạch hạt nhân của các nguyên tử urani và plutoni, là nguồn nhiên liệu hạt nhân chính được thực hiện trong các lò phản ứng hạt nhân.Chất làm mát được sử dụng là nước hoặc khí được bơm qua các kênh lò phản ứng và máy tạo hơi nước. Hơi nước thu được được đưa vào tuabin hơi chạy máy phát điện, giống như trong các nhà máy nhiệt điện thông thường.
Nhà máy điện hạt nhân đầu tiên trên thế giới được xây dựng ở Liên Xô vào năm 1954.
Bất kỳ nhà máy điện hạt nhân nào cũng là một tổ hợp phức tạp gồm các thiết bị, thiết bị và cấu trúc, mục đích của nó là tạo ra năng lượng điện và một chất đặc biệt dùng làm nhiên liệu ở đây — uran-235… Trong quá trình phân hạch hạt nhân uranium-235, một lượng năng lượng hạt nhân khổng lồ được giải phóng, năng lượng này dễ dàng chuyển hóa thành nhiệt và nhiệt năng thành điện năng.
thủ tướng hạt nhân — trái tim của nhà máy điện hạt nhân, vì nó được nạp nhiên liệu hạt nhân và phản ứng phân hạch dây chuyền có kiểm soát của uranium-235 diễn ra bên trong lò phản ứng. Các neutron tác động lên các hạt nhân uranium-235 không ổn định, khiến chúng phân rã và giải phóng năng lượng.
Kết luận là trong hạt nhân của đồng vị uranium-235 dùng trong lò phản ứng, ba nơtron không đủ để ổn định, do đó hạt nhân của nguyên tố này rất không ổn định và dễ bị tách thành hai phần, đáng lẽ một nơtron bay ở một tốc độ nhất định, để đánh anh ta.
Ngay khi một neutron như vậy đi vào một hạt nhân không ổn định, nó sẽ phân rã giải phóng năng lượng, nhưng đồng thời 2-3 neutron mới bay ra khỏi hạt nhân đã bị phân rã, chúng sẽ phân tách các hạt nhân khác, v.v. — đây là cách xảy ra phản ứng dây chuyền phân hạch từ hạt nhân uranium-235. Và để ngăn chặn một vụ nổ, các neutron hoạt động như một ngòi nổ phải được kiểm soát—không nạp quá nhiều neutron vào nhiên liệu.
Trong các lò phản ứng hạt nhân được trang bị nhà máy điện đang hoạt động, năng lượng được tạo ra trong các phần tử nhiên liệu (thanh nhiên liệu). Trong trường hợp đơn giản nhất, một nguyên tố nhiên liệu có thể được biểu diễn dưới dạng một thanh (lõi) chứa nhiên liệu hạt nhân (ví dụ: uranium dioxide) và được bọc trong một lớp vật liệu kết cấu.
Trong quá trình phân hạch hạt nhân uranium, các mảnh của nó bay ra với tốc độ cao, nhưng thực tế không rời khỏi lõi, khi chúng chậm lại bên trong nó, truyền năng lượng của chúng cho các nguyên tử và làm nóng lõi.
Nhiệt giải phóng trong lõi của pin nhiên liệu là năng lượng sau đó được chuyển đổi thành điện năng trong quá trình chuyển đổi phức tạp của nó trong hệ thống trao đổi nhiệt-hơi nước-tuabin-máy phát điện.
Các mảnh phân hạch di chuyển trong lõi của nguyên tố nhiên liệu "thay thế" các nguyên tử, phá vỡ cấu trúc tinh thể của vật liệu tạo ra chúng và dẫn đến thay đổi tính chất vật lý của chúng. Phần tử nhiên liệu hoạt động trong lò phản ứng càng lâu thì tính chất của lõi càng thay đổi, càng có nhiều mảnh phóng xạ tích tụ trong đó.
Nhiên liệu được đưa vào vùng làm việc của lò phản ứng trong ống đặc biệt, được đặt trong một bộ điều tiết có khả năng chuyển đổi năng lượng neutron thành nhiệt. chậm phát triển nhúng các thanh làm bằng vật liệu hấp thụ nơtron vào kiểm soát rất chính xác tốc độ của phản ứng... Các thanh được nâng lên càng cao, tương ứng, càng có nhiều neutron tác dụng lên nhiên liệu, chúng càng được hạ thấp vào lò phản ứng, phản ứng càng diễn ra mạnh hơn.
Sơ đồ vận hành nhà máy điện hạt nhân lò phản ứng nước tăng áp vòng kép (VVER)
Về mặt địa lý, lò phản ứng được đặt trong sảnh lò phản ứng của tòa nhà chính của NPP, còn có bể chứa nhiên liệu hạt nhân cũng như máy nạp. Khu vực làm việc nơi phản ứng thực sự diễn ra được dựng lên trong một trục bê tông đặc biệt được trang bị hệ thống điều khiển (để chọn chế độ vận hành) và bảo vệ, để trong trường hợp khẩn cấp có thể nhanh chóng dừng phản ứng.
Nhiệt từ vùng làm việc của lò phản ứng hạt nhân được loại bỏ bằng cách sử dụng chất làm mát dạng lỏng hoặc khí đi trực tiếp qua vùng làm việc của lò phản ứng. Nhiệt tích lũy bởi môi trường làm nóng sau đó được truyền vào nước trong bộ tạo hơi nước nơi hơi nước được tạo ra.
Hơi nước dưới áp suất cực lớn truyền năng lượng cơ học của nó máy phát điện tuabintạo ra điện mà sau đó được truyền đi của đường dây điện (đường dây điện) - cho người tiêu dùng. Tua bin cùng với máy phát điện hơi nước được lắp đặt trong sảnh tuabin, từ đó điện được truyền bằng dây dẫn đến máy biến áp rồi đến đường dây điện.
Trên lãnh thổ của nhà máy điện hạt nhân cũng có một tòa nhà chứa nhiên liệu đã qua sử dụng trong các bể chứa. Và các ống lớn ở dạng tháp, thu hẹp ở đỉnh, là tháp giải nhiệt - các thành phần của hệ thống làm mát tuần hoàn cũng bao gồm ao làm mát (hồ chứa tự nhiên hoặc nhân tạo) và bể phun.
Nhân tiện, chất thải được tạo ra sau phản ứng được tái chế một phần và phần còn lại được lưu trữ trong các thùng chứa đặc biệt để bảo vệ các chất bên trong khỏi môi trường. Như vậy, ngày nay năng lượng hạt nhân thân thiện với môi trường.Và bản thân các nhà máy điện hạt nhân không tạo ra khí thải độc hại vào khí quyển, đồng thời khá nhỏ gọn và an toàn.
Xem thêm: