Energetické zdroje naší planety a jejich využití: Porovnání verzí
Smazaný obsah Přidaný obsah
→Jaderná elektrárna: zvelebeno |
|||
Řádek 23:
== Jaderná elektrárna ==
Jaderná elektrárna je v některých částech podobná tepelné elektrárně, ale teplo, nutné k přeměně vody v páru, které se v tepelné elektrárně získává spalováním fosilních paliv, v jaderné elektrárně vzniká v reaktoru v důsledku štěpného procesu při rozpadu jader uranu.
Teplo zde vzniká v primárním okruhu v reaktoru, kde je předáno chladivu (dle typu elektrárny to může být buď [[w:voda|voda]], plyn nebo tekutý kov), které putuje do tepelného výměníku – parogenerátoru, kde dochází k ohřevu vody přicházející z kondenzátoru a výrobě páry.
Zbytek okruhu s vysokotlakou a nízkotlakou turbínou je stejný jako u tepelných elektráren. Reaktor, v němž jsou uskladněny radioaktivní látky musí být umístěn v pevném obalu, který musí odolávat silným vnitřním namáháním (v případě havárie reaktoru), tak i silným vnějším namáháním (pád letadla, meteoritu, zemětřesení…).
Palivo v jaderném reaktoru je uskladněno v palivových tabletách – ty obsahují [[w:oxid uraničitý|oxid uraničitý]] a mají rozměr 9×15 mm. Válečky se poskládají do trubky ze slitiny [[w:zirkonium|zirkonia]], z těchto trubek se pak skládá palivová kazeta a mezi trubkami v reaktoru proudí chladivo. Kazety se potom vcelku zasouvají do reaktoru do tzv. aktivní zóny.
:''Reaktory typu VVER 440 obsahují 349 kazet po 126 tyčích paliva, reaktory VVER 1000 obsahují 151 kazet po 331 tyčích. Jednou za rok je potřeba část paliva vyměnit, veškerou manipulaci s palivem musí kvůli vysoké radioaktivitě provádět pouze dálkově ovládané stroje.''
[[Soubor:Nuclear_fuel_pellets.jpeg|thumb|Pelety jaderného paliva]]
Obvyklý reaktor musí obsahovat také moderátor – může to být buď [[w:grafit|grafit]] (tuha), lehká, nebo [[w:těžká voda|těžká voda]]. Moderátor v reaktoru zpomaluje [[w:neutrony|neutrony]], protože zpomalené neutrony mají vyšší šanci vyvolat jadernou reakci než nezpomalené. Při jaderné reakci se uran rozpadá na dva prvky s menším [[w:nukleonové číslo|nukleonovým číslem]], které narážejí do okolních atomů a uvolňují tak teplo a tři neutrony, které působí rozpadání dalších jader. Především podle použitého moderátoru a také podle druhu chladiva rozeznáváme několik druhů jaderných elektráren.
=== Grafitový reaktor ===
Historicky nejstarší typ používá jako moderátor [[w:grafit|grafit]] a jako chladivo lehkou vodu a používal se především v počátcích jaderné energetiky. Je technicky nenáročný a jednoduchý, ale má jeden závažný nedostatek. Při porušení chladících kanálů v reaktoru se voda okamžitě mění v páru a při styku páry s grafitem při vysokých teplotách hrozí nebezpečí chemické exploze
S dalším vývojem či výstavbou tohoto typu reaktorů se již nepočítá, přestože jsou schopny dodávat výkon až 2 500 MW. Poněkud bezpečnější typ reaktoru je reaktor chlazený plynem (značený '''GCR'''). Nejrozšířenější jsou ve Velké Británii, chladivem je zde [[w:oxid uhličitý|oxid uhličitý]] (CO<sub>2</sub>), moderátorem grafit a dosahují výkonů okolo 600 MW. Palivem všech grafitových reaktorů je přírodní uran, který je pouze mírně obohacen. === Těžkovodní reaktor ===
Další typ reaktoru používá k moderování těžkou vodu. Chladící látka (lehká nebo těžká voda) prochází reaktorem opět v chladících kanálcích, obdobně jako u reaktoru grafitového. Lehká ani těžká voda nemohou explodovat, proto je nebezpečí výbuchu
=== Lehkovodní reaktor ===
Nejrozšířenějším typem na světě jsou však lehkovodní reaktory. Jejich předností je vysoká bezpečnost, levný provoz a jednoduchost. Moderátorem a chladivem zároveň je zde lehká voda (H<sub>2</sub>O), odpadá tedy starost, jak zamezit ve styku moderátoru s chladivem, jako u grafitových reaktorů. Protože lehká voda má horší moderační vlastnosti, než ostatní moderátory, musí se používat jako palivo vysoce obohacený uran, kde koncentrace izotopu U<sub>235</sub> dosahuje 4,5 procent. Podle konstrukce rozeznáváme dva typy těchto reaktorů. Nejrozšířenější je tlakovodní reaktor, u nás označovaný jako VVER. U nás je tento typ například použit v elektrárně v Temelíně. V primárním reaktorovém okruhu je lehká voda o tlaku okolo 12–16 MPa, takže se ani při teplotách okolo 300 °C nevypařuje. Tato voda pak předává teplo v parogenerátoru sekundárnímu okruhu, který pak pohání turbíny. Nejvíce tlakovodních reaktorů je ve Francii a USA a dosahují výkonů až 1300 MW.▼
[[Soubor:Nuclear.power.plant.Dukovany.jpg|thumb|200px|Jaderná elektrárna Dukovany vybavená 4 lehkovodními reaktory]]
▲Nejrozšířenějším typem na světě jsou
Podle konstrukce rozeznáváme dva typy těchto reaktorů. Nejrozšířenější je tlakovodní reaktor, u nás označovaný jako '''VVER'''. U nás je tento typ například použit v obou našich jaderných elektrárnách ([[w:Jaderná_elektrárna_Temelín|Temelín]] i [[w:Jaderná_elektrárna_Dukovany|Dukovany]]). V primárním reaktorovém okruhu je lehká voda o tlaku okolo 12–16 M[[w:Pa|Pa]], takže se ani při teplotách přes 300 °C nevypařuje. Tato voda pak předává teplo v parogenerátoru sekundárnímu okruhu, který pak pohání turbíny. Nejvíce tlakovodních reaktorů je ve Francii a USA. Dosahují výkonů až 1300 MW.
=== Varný reaktor ===
Další typ lehkovodního reaktoru je varný reaktor, značený '''BWR''', který pracuje s nižšími tlaky. Pára vzniká přímo v reaktoru a odtud se vede přímo do turbíny. Není nutno použít parogenerátor, ale musí se pečlivě sledovat koncentrace radioaktivních látek v páře, aby nedošlo k zamoření turbíny radioaktivitou. Tento typ reaktorů se používá nejvíce ve Švédsku, Japonsku a také i v USA a dosahuje výkonů kolem 900 MW.
=== Vysokoteplotní reaktor ===
Řádek 41 ⟶ 61:
=== Rychlý plodící reaktor ===
Posledním typem je rychlý plodící reaktor. Narozdíl od ostatních typů reaktorů zde není použit moderátor a štěpení paliva způsobují rychlé, tj. nezpomalené neutrony. Jako palivo se používá vysoce obohacený uran nebo směsné palivo s obsahem [[w:plutonium|plutonia]]. Vzhledem k vysokým teplotám se k chlazení reaktoru používá tekutý kov – [[w:sodík|sodík]] (teplota tání ~ 93° C).
Protože sodík ve styku s vodou prudce === Efektivita elektráren ===
Účinnost dnešních jaderných elektráren je okolo třiceti procent, přičemž největší ztráty energie jsou při přeměně tepla v turbínách (okolo 55–60 procent), další velké ztráty jsou rozvodu elektrické energie. Energetické ztráty v klasických tepelných elektrárnách jsou asi o deset procent nižší, především proto, že vyráběná pára má vyšší teplotu.
Většina elektráren je dnes rozdělena do více bloků. Je to proto, že celý proces výroby elektřiny v jednom bloku by byl technicky náročnější a také proto, že když se na jednom bloku objeví závada, vadný blok se po dobu opravy odstaví a ostatní bloky elektrárny mohou zatím pokračovat v činnosti. == Vodní elektrárny ==
|