Nüvə enerjisi stansiyaları parçalanma enerjisindən istifadə edir və elektrik istehsal edən generatorları idarə etmək üçün istifadə edirlər. Nüvə enerjisi ABŞ-da meydana gələn elektrik enerjisinin təxminən 20 faizini təşkil edirsə də, ölkənin nüvə potensialı 2010-cu ildə hər hansı digər ölkənin ən yüksək həddi - 101 gigawatt təşkil edir.
Nüvə enerjisinin ümumi komponentləri
Nüvə reaktorlarının bu komponentləri ümumi var:
Yanacaq - Uranium, radioaktiv, ağır metal filizdir, nüvə reaktorları üçün ən çox istifadə olunan yanacaqdır. Zənginləşdirmə prosesindən sonra uran çox cüzi bir yanacaq olur.
Ticarət nüvə reaktorunun fəaliyyət göstərməsi üçün minlərlə funt zənginləşdirilmiş uran yanacağı tələb olunur. ABŞ-da vətəndaş nüvə stansiyaları hər il təxminən 50 milyon funt sterlinq uran (U3O8 ekvivalenti) yanacaq alıb, əksəriyyəti xaricdən gəlir.
Uranium dünyada, əsasən Qazaxıstan, Kanada, Avstraliya və Afrikada istehsal olunur. ABŞ uran istehsalçıları arasında ilk 10 yer tutur.
Control Rods - Kadmiyum, hafniyum və ya bor kimi bir neytron əmici maddələrdən hazırlanmış, nəzarət çubuqları reaksiya dərəcəsini yoxlamaq və ya zəruri hallarda dayandırmaq üçün çekirdekdən daxil edilir və ya çəkilir.
Moderator - Faktordan sərbəst buraxılan neytronları yavaşlatan reaktorun içindəki material, daha çox fəsil yaradır.
Moderator adətən adi (yüngül) su, lakin ağır su (D20) və ya qrafit ola bilər.
Soyuducu - İstiliyin ötürülməsi üçün nüvədən keçən maye və ya qaz. Yüngül su reaktorlarında, su moderatoru əsas soğutucu kimi fəaliyyət göstərir.
Mühafizə - Nüvə reaktorları radioaktivliyin atmosferə qaçmasını qarşısını almaq üçün ağır dəmir-beton strukturlarda yerləşdirilir.
Nüvə enerjisinin əsas prosesi
Nüvə fizikası çox texniki, amma nüvə enerjisi ilə elektrik istehsalının əsas prosesi belədir:
Reaktor cəbhəsi fəsil adlanan bir prosesdə istilik və radioaktivliyi yaradır, adətən atom parçalaması kimi tanınır. Reaktorun içərisində uran nüvə yanacağıdır. Uranın nüvəsi parçalansa, neytronları buraxırlar. Neytronların digər uran atomlarına vurduğu zaman, bu nüvələr də digər atomlara vurmaq üçün neytronlarını salıb, daha çox parçalanmaya səbəb olur. Bu davamlı atom parçalanması bir zəncirvari reaksiyadır.
İdarə olunan fission reaksiyalarından istilik suyu buxar generatoru olan birbaşa qaynar su reaktorunda (BWR) və ya dolayısı ilə təzyiqli su reaktorunda (PWR) olduğu kimi suya çıxarmaq üçün istifadə olunur.
Buxar bir generator istehsal edən bir türbini idarə edir.
Generator elektrik enerjisi şəbəkəsinə paylanmış elektrik enerjisi istehsal edir.
Nüvə reaktoru növləri
Dünya miqyasında nüvə enerjisi reaktorlarının müxtəlif növləri istifadə olunur. Bununla belə, ən çox yayılmış növlər, yüngül su reaktorları kimi təsnif olunan təzyiqli su reaktorları (PWR) və qaynar su reaktorları (BWR )dır. Amerika Birləşmiş Ştatları, PWR və BWR əməliyyat iki nüvə nüvə elektrik stansiyalarıdır.
- Qaynar su reaktoru (BWR) - Bu tip reaktorda fışqırma reaktorun içərisində suyu qaynayan istilik yaradır. Qaynar sulardan buxar elektrik enerjisi çıxarmaq üçün generatoru idarə edən bir turbini gücləndirir. Yaponiyanın şimal-şərqindəki Fukushima Naiishi zavodunda mart 2011-ci ildə meydana gələn zəlzələ və sunami nəticəsində zərər çəkmiş reaktorlar BWR'dir.
- Basınçlı su reaktoru (PWR) - Bu tip reaktor enerji istehsalı üçün ən çox rast gəlinir. Soyuducu və moder kimi su istifadə edir, fəsil sürətini idarə etməyə kömək edən bir vasitədir. Qapalı primer soyuducu sistemdə, istilik enerjisi ilə nüvədən keçirərkən parçalanma nəticəsində qızdırılan su yüksək təzyiq altında saxlanılır və buna görə qaynar deyil. Buxar bir ikincil soyutma dövründə istehsal edilir və bir elektrik generatorunu idarə edən bir türbin enerjisi üçün istifadə olunur.
- CANDU və ağır su rejimi reaktorları - Bu dizaynlar ağır bir suyu moderator kimi istifadə edir. Ağır su - iki hidrogen atomunu əvəz edən dötəri ilə - moderator zəiflədilmiş uranı yanacaq kimi deyil, təbii urandan istifadə etməyə imkan verir.
- Pebble yataqlı modul reaktor - Fəsilin məhsulun saxlanmasını və əriməsinə qarşı müqavimət göstərmək üçün qrafit və silikon karbid sahələrində helium soyuducu və yanacaq istifadə edən yüksək temperaturlu reaktor.