Elektrownia jądrowa to zorganizowany zespół urządzeń oraz obiektów przemysłowych przeznaczonych do produkcji energii elektrycznej.
Działanie elektrowni jądrowej
Elektrownia jądrowa w rzeczywistości cechuje się bardzo prostym mechanizm działania, używanym bowiem powszechnie w elektrowniach spalających węgiel lub gaz. Fundamentalną różnicą jest tutaj to, że energia cieplna w elektrowniach jądrowych nie pochodzi z wysokoemisyjnego procesu spalania, tylko z nieemisyjnego zjawiska rozpadu atomowego.
Aby zrozumieć funkcjonowanie elektrowni jądrowej najlepiej wyobrazić sobie dwa, zamknięte obiegi wody, które przepływają przez trzy ważne miejsca: reaktor, kondensator pary oraz turbinę prądotwórczą.
Obieg wody w elektrowni jądrowej
Zacznijmy naszą podróż od reaktora. Jak już wyżej wspomniano, zasada działania elektrowni jądrowej opiera się na podgrzewaniu wody. Rolę tę pełni reaktor. Wprowadza się do niego kasety paliwowe, zawierające uran. Kasety uformowane w rząd prętów w reaktorze poddawane są działaniu neutronów, co powoduje rozpoczęcie kontrolowanej reakcji łańcuchowej rozszczepiania jąder atomów. Wydziela to ciepło, podgrzewające wodę. Ta następnie przepływa do pomieszczenia, w którym spotykają się dwa obiegi – kondensatora pary. Tutaj woda z reaktora oddaje temperaturę drugiemu obiegowi, ochładzając się i wpływając z powrotem to reaktora.
Woda z drugiego obiegu, poddana wysokiej temperaturze, zaczyna parować, wskutek czego przemieszcza się do pomieszczenia z prądotwórczą turbiną, którą wprawia w ruch, co skutkuje wytworzeniem energii elektrycznej. Woda ta następnie wpływa do komina chłodzącego, czyli najbardziej rozpoznawalnego obiektu elektrowni jądrowej – dużego komina, z którego uchodzą olbrzymie chmury pary wodnej. Schłodzona woda drugiego obiegu wraca do kondensatora pary i cały cykl trwa nieprzerwanie aż do ustania pracy reaktora.
Inne technologie atomowe
Jest to oczywiście przykład najbardziej rozpowszechnionego i najprostszego modelu elektrowni jądrowej, która korzysta z wody pod ciśnieniem, tzw. PWR (z ang. Pressurized Water Reactor). Wachlarz technologii atomowej jest rzecz jasna dużo szerszy – są bowiem reaktory, które jako chłodziwa używają ciekłego metalu, bądź stopionej soli. Jednak zasada w większości pozostaje ta sama – energia jądrowa jest czystszą alternatywą dla węglowych i gazowych elektrowni cieplnych.
Co napędza elektrownie jądrowe?
Paliwem dla reaktorów elektrowni jądrowych jest zazwyczaj wzbogacony uran-235. Sam uran jest pierwiastkiem relatywnie pospolitym – jego złoża występują na całym świecie w dość dużych ilościach, jednak ta specyficzna jego odmiana stanowi jedynie 10% światowych złóż.
Uran jest pierwiastkiem tak powszechnie używanym w energetyce jądrowej ze względu na to, że bardzo łatwo jest rozszczepić jego atomy, dzięki czemu reakcja łańcuchowa zachodząca w reaktorze atomowym jest prosta w utrzymaniu. Człowiek jednak nadal korzysta z całkowicie naturalnej siły – różnica pomiędzy rozszczepianiem uranu-235 a zwykłego uranu jest porównywalna z rozpalaniem ogniska z mokrych dębowych gałęzi a suchej kory brzozy – korzystamy z tego samego zjawiska, po prostu w prostszy sposób.
Energia jądrowa
Jest to określenie, które wbrew naturalnym skojarzeniom nie odnosi się wcale wyłącznie do elektrowni atomowych, a do jednej z najbardziej pierwotnych sił, które działają w przyrodzie. Energia jądrowa jest niczym innym, jak siłą, która stanowi spoiwo wnętrza atomu – trzyma jego elementy w skupieniu i odpowiedniej gęstości. Jest to zatem nie tylko źródło wykorzystywane przez człowieka do zaopatrywania w energię elektryczną, ale przede wszystkim coś, co czyni materię wokół nas taką, jaka ona jest.
Oczywiście pojęcie to jest ściśle związane z energetyką jądrową – czyli całokształtem przemysłu, który opiera się na technicznym wykorzystaniu energii jądrowej. Nie oznacza to jednak, że energia jądrowa jest wykorzystywana jedynie w wytwarzaniu energii elektrycznej. Zjawisko promieniowania jest powszechnie obecne też w medycynie. Dobrym przykładem są zdjęcia rentgenowskie i zabieg radioterapii.
Energia jądrowa jest więc mylnie rozumiana jako termin określający technologię atomową. W rzeczywistości jest to po prostu siła naturalnie występująca w przyrodzie; nie różni się w swoim pochodzeniu od zjawisk tak pierwotnych jak ogień – jedyna różnica pomiędzy jednym a drugim jest taka, że ludzkość wcześniej nauczyła się posługiwać ogniem.
Źródła:
- National Geographic [czytaj więcej]
- IAEA [czytaj więcej]
- Britannic [czytaj więcej]
