Cum funcţionează o centrală nucleară?

Cum funcţionează lucrurile?

Scris de Scientia.Ro

Marţi, 16 Martie 2010 08:26

Centrala nucleară are deja o vechime de  peste jumătate de secol, prima  care a produs energie electrică cu uz comercial fiind construită în anul 1954 de ruşi. Dar cum funcţionează o centrală nucleară? În ce fel este transformată energia atomică în energie electrică? Citiţi articolul pentru o explicaţie succintă, pe înţelesul tuturor. O centrală nucleară reprezintă o instalaţie complexă cu ajutorul căreia se produce energie electrică din energie termică. Până aici, nimic nuclear... Energia termică în schimb este obţinută în urma iniţierii şi întreţinerii unei reacţii nucleare de fisiune controlate realizate în reactorul nuclear. Mai simplu spus, o centrală nucleară generează electricitate în urma procesului de fisiune a atomilor de uraniu, proces ce generează căldură şi încălzeşte apă, care prin încălzire se transformă în abur, abur ce învârte paletele unor turbine, care la rândul lor pun în mişcare generatorul producător de energie electrică. ::: Îmbogăţirea uraniului Uraniul este cel mai greu element existent în natură. Nucleul acestuia are 92 de protoni şi, de regulă, 146 de neutroni, asigurându-i atomului de uraniu un număr de masă egal cu 238; simbolul: 238U92. Peste 99% din uraniu este U-238. Un procent mic, de doar 0,7% este însă U-235 şi acest izotop al uraniului este de interes în cazul producerii energiei electrice, pentru că poate fi scindat uşor şi pentru că eliberează o mare cantitate de căldură în urma scindării. Probabil aţi auzit de "uraniu îmbogăţit". Acest lucru înseamnă că pentru a putea fi folosit pentru producerea de energie electrică, uraniul în stare naturală, în procent covârşitor U-238, trebuie completat cu U-235 până când acesta din urmă atinge 2% ori 3% din întreaga cantitate. Acest proces de creare a proporţiilor potrivite între U-238 şi U-235 este procesul de îmbogăţire a uraniului. ::: Fisiunea nucleară În interiorul reactorului nuclear, aflat într-un container special, U-235 este lovit de neutroni. În urma acestor interacţiuni, atomii de uraniu se scindează în doi atomi (în mod obişnuit un atom de kripton şi unul de bariu) şi eliberează 2 ori 3 neutroni şi o cantitate uriaşă de energie sub formă de căldură. Acest proces se numeşte fisiune nucleară.

Centrala nucleară de la Cernavodă

::: Controlul fisiunii

Cantitatea de energie eliberată de un gram de U-235, care conţine nu mai puţin de 2.562.553.191.489.360.000.000 atomi (ştiţi să citiţi acest număr?) este uriaşă. Prin urmare, procesul de fisiune trebuie controlat, în aşa fel încât numai cantitatea de căldură dorită să fie produsă. Acest control se realizează cu ajutorul apei grele pentru a încetini neutronii. De asemenea, bare de cadmiu ori bariu sunt introduse în container pentru a absorbi neutroni şi controla concentraţia acestora, puterea produsă de reactor rămânând constantă în timp. Dacă neutronii eliberaţi în urma reacţiei de fisiune sunt încetiniţi, creşte probabilitatea unei ciocniri atomice care să creeze căldură. Astfel se întreţine reacţia de fisiune în lanţ, care multiplică energia.

Apa grea sau monoxidul de deuteriu, este o substanţă a cărei formulă chimică este D₂O sau²H₂O. Din punct de vedere al proprietăţilor macroscopice şi chimice apa grea se comportă similar cu apa normală, sau "uşoară", însă atomii de hidrogen constituenţi conţin un neutron în plus în nucleu, deoarece deuteriul, sau hidrogenul greu, este un izotop al hidrogenului.