Пожалуй, ни для кого не секрет, что атомные электростанции (АЭС) - это самые мощные источники для получения энергии в наши дни. По количеству выделенной энергии они сильно превосходят гидроэлектростанции (ГЭС) и тем более превосходят угольные электростанции. Еще один большой плюс АЭС в том, что производство получается практически безотходным. Однако, мало кто знает, как работает АЭС. Что ж, давайте разбираться!
Немного о ядерном реакторе
Непосредственно энергию получают в ядерных реакторах, находящихся на территории АЭС. Энергия выделяется за счет химической реакции, протекающей в реакторе - реакции деления ядер урана-235. Уран-235 - это разновидность радиоактивного элемента урана. Место, где протекает деление ядер, называется активной зоной реактора. На самом деле, в активной зоне находится смесь, состоящая из урана-235 и урана-238. Просто в природном виде уран находится именно в виде смеси атомов урана-235 и урана-238. Такое решение позволяет избежать очистки урана-235 от урана-238 и тем самым удешевляет выработку энергии. Но что происходит с атомами урана в активной зоне?
Ядерное деление
Атом урана-235 делится при облучении нейтронами (маленькими тяжелыми частицами). Именно так и была проведена первая реакция ядерного деления. В реакторах используется контролируемая реакция деления урана. Нейтрон на большой скорости врезается в ядро атома урана, раскалывая его на две части и выбивая другие нейтроны. Эти нейтроны вылетают на огромной скорости и врезаются в соседние ядра урана, выбивая нейтроны и из них. Таким образом, чем больше ядер урана поделилось, тем больше их еще поделится. Так запускается цепная реакция.
Снова о ядерном реакторе
Но как можно контролировать подобную цепную реакцию? Ведь в случае неконтролируемого деления выделение энергии также будет неконтролируемым, и реактор перегреется. Дело в том, что уран-238, также находящийся в активной зоне реактора, не принимает участия в делении. Однако, он способен захватывать некоторые выделяющиеся нейтроны - в частности те, которые вылетают на слишком большой скорости. Медленные же нейтроны уран-238 не поглощает. Но с уменьшением числа быстрых нейтронов реакция будет сама замедляться. Это предотвращают использованием специальных графитовых стержней. Проходя через графит, нейтроны замедляются настолько, чтобы не быть захваченными атомами урана-238; но при этом они еще способы выбивать другие нейтроны из атомов урана-235. А для контроля за скоростью реакции используют стержни из бора, элемента, хорошо поглощающего нейтроны. Если реакция ускоряется, то эти стержни вводят в активную зону, и они поглощают нейтроны, тем самым замедляя реакцию. И наоборот, если реакция замедлилась, стержни из бора вынимают из активной зоны, количество нейтронов в ней увеличивается, и реакция ускоряется. Температуру реактора также позволяет контролировать вода, охлаждая его из резервуаров в случае перегрева.
Получение электроэнергии
Как говорилось ранее, при делении ядер урана-235 выделяется много энергии. Она выделяется в виде теплоты, которая на АЭС передается газовому потоку, который, нагреваясь, повышает температуру воды в резервуаре. Вода закипает, превращаясь в пар. Водяной пар подают в турбину и таким образом получают электроэнергию - как на ГЭС.
Таким образом, на АЭС осуществляется получение электроэнергии через деление ядер урана-235.
Если Вам понравилась статья, то подписывайтесь на канал и ставьте лайки! Пишите в комментариях, если кому-то что-то осталось непонятным!