Osobną klasę reaktorów badawczych stanowią zestawy krytyczne i podkrytyczne. Są to układy składające się z paliwa jądrowego i moderatora, które w przypadku zestawów krytycznych osiągają stan krytyczny (czyli stan samopodtrzymującej się reakcji łańcuchowej rozszczepienia) tylko po wprowadzeniu dodatkowego, zewnętrznego źródła neutronów, a w przypadku układów podkrytycznych nie osiągają nigdy stanu krytycznego, nawet z zewnętrznym źródłem neutronów (mają za małą masę materiału rozszczepialnego). Zestawy krytyczne i podkrytyczne odegrały bardzo ważną rolę w rozwoju pokojowego wykorzystania energii jądrowej.
Read More
Jak można wykorzystać energię z reaktorów jądrowych? Jej głównym praktycznym zastosowaniem jest wytwarzanie energii elektrycznej. W tym wypadku elektrownia jądrowa przewyższa konwencjonalne elektrownie na kilka sposobów. Elektrownia konwencjonalna wykorzystuje węgiel do produkcji pary, natomiast elektrownia jądrowa wykorzystuje energię uwolnioną w wyniku rozszczepienia jąder uranu-235. Oznacza to, że konwencjonalna elektrownia zawsze musi być budowana w pobliżu zagłębia węglowego lub miejsca, do którego można dostarczać duże ilości węgla, aby można było łatwo uzupełnić zapasy paliwa. Elektrownia jądrowa może zostać zbudowana w dowolnym miejscu, w którym dostępna jest wystarczająca ilość wody chłodzącej. Ale produkcja energii elektrycznej to nie jest jedyne możliwe zastosowanie dużych energetycznych reaktorów jądrowych.
Read More
Opanowanie zjawiska rozszczepienia atomu dało ludzkości nowe źródło energii, miliony razy wydajniejsze od popularnych paliw ropopochodnych. Dlaczego zatem wciąż jeździmy samochodami na benzynę lub olej napędowy, które emitują znaczne ilości gazów cieplarnianych? Czyżby żaden wizjoner nie pokusił się o stworzenie auta z napędem jądrowym? A może stoją naprzeciw temu inne, nierozwiązane dotąd problemy?
Read More
Samoloty oraz pociągi o napędzie jądrowym pobudzały wyobraźnię konstruktorów, szczególnie w latach 50. XX wieku, gdy uruchomiono pierwsze elektrownie jądrowe. Niestety tych pomysłów nigdy nie udało się zrealizować. Okazało się jednak, że energia jądrowa może mieć zastosowanie do napędzania potężnych statków i okrętów podwodnych, które muszą znajdować się na morzu przez długi czas bez tankowania.
Read More
Eksploracja kosmosu wymaga energii na wszystkich jej etapach, nie tylko na etapie początkowym do wystrzelenia pojazdu kosmicznego, ale także do zasilania wielu układów, takich jak oprzyrządowanie i sterowanie, systemy komunikacyjne itp. Energia jądrowa może zapewnić energię elektryczną w kosmosie przez bardzo długi okres czasu. Systemy jądrowe można konfigurować na kilka sposobów do wykorzystania w eksploracji kosmosu.
Read More
Zadaniem elektrowni jest wytwarzanie energii elektrycznej. Najczęściej wytwarza się najpierw ciepło, które ostatecznie zostaje częściowo przemienione w energię elektryczną. W elektrowni konwencjonalnej zasilanej paliwem kopalnym w olbrzymim, prawie stumetrowym kotle spala się węgiel, olej opałowy lub gaz ziemny. Wytworzone w tym procesie ciepło ogrzewa i odparowuje wodę. Para ta o ciśnieniu ok. 17 MPa i temperaturze ok. 53O °C jest doprowadzana do turbiny. Jest to duża maszyna z wałem z osadzonymi na nim łopatkami, na które przepływająca para wywiera nacisk. Jak skrzydła wiatraka pod wpływem wiatru, tak łopatki turbiny obracają się pod wpływem pary wodnej i wprawiają w ruch wielkie dynamo, zwane generatorem. Ten ostatni wytwarza prąd podobnie jak dynamo rowerowe, tyle tylko, że moc jego jest oczywiście znacznie większa - ok. 1000 megawatów, co wystarcza dla zaspokojenia potrzeb dużego miasta. Energia elektryczna z generatora trafia poprzez transformatory i przekaźniki do sieci energetycznej.
Read More
Historia reaktorów energetycznych ma bolesny początek. Energię wytworzoną z rozszczepienia atomu wykorzystano na samym początku przy konstrukcji dwóch bomb atomowych, spuszczonych na Hiroszimę i Nagasaki. Dopiero po paru latach zainteresowano się pokojowym wykorzystaniem energii płynącej z rozszczepienia jąder atomu uranu. Do konstrukcji i badania prototypowych reaktorów jądrowych potrzebny był specjalnie skonstruowany do tego celu ośrodek badawczy. Amerykanie uruchomili w 1949 roku Idaho National Engineering and Environmental Laboratory (INEEL), w pobliżu Idaho Falls. Już dwa lata po budowie tego ośrodka po raz pierwszy na świecie reaktor jądrowy zasilił 4 żarówki - każda o mocy 200 W. Był to przełom w wykorzystaniu energii drzemiącej w uranie, gdyż zasygnalizowano w ten sposób odwrót od militarnego wykorzystania energii rozszczepienia. Na energetycznym horyzoncie pojawiła się możliwość wykorzystania nowego, wydajnego źródła energii do produkcji energii elektrycznej.
Read More
Obecnie eksploatowane reaktory zbiornikowe najczęściej spotykane w energetyce zawodowej to to reaktory wodne ciśnieniowe - Pressurized Water Reactor (PWR), reaktory z wodą wrzącą Boiling Water Reactor (BWR) i zaawansowane reaktory chłodzone gazem Advanced Gas Reactor (AGR). Natomiast do reaktorów kanałowych zaliczyć można kanadyjski reaktor pracujący na uranie naturalnym chłodzony i moderowany ciężką wodą Canadian Deuterium Uranium (CANDU) i wycofywany z eksploatacji reaktor kanałowy dużej mocy Rieaktor Bolszoj Moszcznosti Kanalnyj (RBMK). W reaktorze zbiornikowym rdzeń zamknięty jest w grubościennym stalowym zbiorniku, przystosowanym do wytrzymania odpowiednio wysokiego ciśnienia sięgającego od 7 do 16 MPa. Tak wysokie ciśnienie wymagane jest po to, aby chłodziwo wodne mogło osiągać wysoką temperaturę, co ma wpływ na sprawność wytwarzania energii elektrycznej. Reaktory tego typu charakteryzują się stosunkowo prostą konstrukcją rdzenia oraz niewielkimi rozmiarami. Wymiana paliwa odbywa się po zakończeniu kampanii paliwowej; niezbędne jest wówczas odstawienie/wyłączenie reaktora. Ta konstrukcja przeważa w świecie energetyki jądrowej. Natomiast reaktor typu kanałowego pozbawiony jest zbiornika, pod ciśnieniem są jedynie kanały o niewielkiej średnicy. Cechą charakterystyczną tych reaktorów jest fakt, iż wymiana paliwa może odbywać się w sposób ciągły, bez przerywania pracy.
Read More
Reaktory wodne ciśnieniowe, z ang. Pressurized Water Reactor - PWR, posiadają trzy obiegi wody. W jednym obiegu krąży woda (pozostająca w stanie ciekłym dzięki wysokiemu ciśnieniu w rdzeniu reaktora), która chłodzi elementy paliwowe. Woda ta, za pomocą wymiennika ciepła, ogrzewa drugi obieg (wtórny). Para tworzona w drugim obiegu porusza turbiny.
Read More
Amerykański ośrodek badawczy INEEL w Idaho Falls od 1949 roku zajmował się badaniem prototypowych jądrowych reaktorów energetycznych. Kiedy w 1953 roku opracowano model reaktora BWR (Boiling Water Reactor – Reaktor Wodny Wrzący) przeprowadzono szereg badań i testów mających na celu sprawdzenie, czy czynnik przechodzący przez rdzeń reaktora nie powoduje niestabilności. Czynnikiem tym jest woda, która przechodząc przez rdzeń reaktora bezpośrednio w nim ulega odparowaniu. Setki wykonanych prób, również z niekontrolowanym wzrostem mocy reaktora, zostały przeprowadzone z pozytywnym skutkiem. Już w 1955 roku reaktor tego typu zasilił w energię elektryczną liczące 1200 mieszkańców miasteczko Arco i rozwój tej technologii nabrał rozpędu.
Read More
