Reaktor wodny ciśnieniowy (PWR)

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

Sterowanie reakcją łańcuchową

W poprzednich rozdziałach o budowie reaktora jądrowego można było dowiedzieć się o tym, co mieści się w elektrowni jądrowej: materiał rozszczepialny, moderator służący do spowalniania prędkich neutronów, chłodziwo, pręty kontrolne i pozostałe elementy elektrowni. W niniejszym rozdziale dowiemy się, jak te elementy ze sobą współpracują.
Read more

Obiegi wodne

Woda w reaktorze jądrowym pełni nie tylko rolę moderatora i reflektora, ale również służy do odbioru energii cieplnej z rdzenia. Woda w reaktorach wodnych ciśnieniowych (PWR) podgrzewana jest w rdzeniu do temperatury ponad 300 ºC, ale ciągle jest w stanie ciekłym dzięki wysokiemu ciśnieniu. Woda ta krąży w zamkniętym obiegu zwanym obiegiem pierwotnym, do którego, oprócz zbiornika z reaktorem, należą również stabilizator ciśnienia, wytwornica pary oraz pompa cyrkulacyjna. Te urządzenia połączone między sobą rurociągami o wysokiej wytrzymałości tworzą tzw. pętlę. W zależności od producenta, z reaktorem może być połączonych od 2 do 6 pętli.
Read more

Zbiornik ciśnieniowy reaktora

Zbiornik ciśnieniowy otacza i chroni rdzeń reaktora. Jest ogromny. Jego ściany mają grubość od 10 do 20 cm i często waży ponad 300 ton.  Zapewnia barierę bezpieczeństwa i utrzymuje zestawy paliwowe i pręty sterujące.
Read more

Chłodziwo

Energia jądrowa jest wyzwalana w reaktorze w postaci energii kinetycznej fragmentów rozszczepienia, neutronów oraz promieniowania gamma. Bezpośrednia przemiana tej energii w energię elektryczną nie jest możliwa. Pręty paliwowe oraz inne elementy reaktora ogrzewane przez przemiany jądrowe należy więc chłodzić w klasyczny sposób, np. za pomocą odpowiedniego "chłodziwa". 
Read more

Pochłanianie neutronów – pręty kontrolne i bezpieczeństwa, reflektor

Ponieważ każde rozszczepienie U-235 uwalnia kolejne neutrony, z których niemal każdy może wywołać następne rozszczepienie, to taka niekontrolowana reakcja łańcuchowa zakończyłaby się eksplozją. Aby mieć kontrolę nad reakcją łańcuchową używa się w reaktorach tzw. prętów kontrolnych (sterujących), które absorbują nadmiar neutronów. Dzięki tym prętom reakcja łańcuchowa może trwać przez długi czas nie doprowadzając do eksplozji. Pręty sterujące wykonane są z substancji, które wyjątkowo dobrze absorbują neutrony. Za pomocą prętów kontrolnych można sterować pracą reaktora.
Read more

Moderator neutronów

Reaktor jądrowy nie funkcjonuje bez neutronów. Ponieważ to neutrony wywołują reakcję rozszczepienia ciężkich jąder atomowych, jest to tak zwane "indukowane", czyli wymuszone rozszczepienie. Warunkiem jest to, aby jądra atomowe mogły absorbować neutrony. Wychodzi to najlepiej, kiedy neutrony poruszają się powoli. W przeciwnym razie jest małe prawdopodobieństwo, że neutron i jądro zbliżą się do siebie na wystarczająco długi czas. Jednakże neutrony, które zostaną uwolnione przez jądra w reakcji rozszczepienia, zwykle są stosunkowo szybkie. Posiadają one zbyt dużą energię kinetyczną. W reaktorach stosuje się substancję, zwaną "moderatorem", która spowalnia prędkie neutrony powstałe podczas rozszczepienia tak, aby mogły spowodować następne rozszczepienia i w ten sposób kontynuować reakcję łańcuchową.
Read more

Paliwo jądrowe

Podstawowym materiałem rozszczepialnym w większości reaktorów jądrowych jest izotop uranu – U-235, ale także izotopy plutonu Pu-239 i Pu-241, które powstają w trakcie pracy reaktora w wyniku reakcji jądrowych. Występujący w naturze uran zawiera tylko około 0,7% atomów izotopu U-235, czyli zbyt mało dla podtrzymania reakcji łańcuchowej, np. w reaktorach lekkowodnych PWR (Pressurized Water Reactor – reaktor wodny ciśnieniowy) lub BWR (Boiling Water Reactor - reaktor wodny wrzący), w których konieczna jest zawartość 3 do 5% atomów izotopu U-235. Uran trzeba zatem "wzbogacić" w ten izotop - proces zwiększania proporcji izotopu U-235 do izotopu U-238 nazywa się "wzbogacaniem". Do tego celu służą różne metody, o czym szczegółowo można przeczytać w artykule →Proces produkcji paliwa jądrowego. Następnie wzbogacony uran, w postaci dwutlenku uranu UO2 zostanie sprasowany na pastylki i umieszczony w rurkach, zwanych "koszulkami", ze stopu cyrkonu z innymi metalami – tak powstają elementy paliwowe.
Read more

Odkrycie uranu

We wrześniu 2011 roku grupa naukowców z CERN (Europejska Organizacja Badań Jądrowych) ogłosiła, że przeprowadzone przez nich pomiary wykazały, że neutrino porusza się z prędkością większą od prędkości światła w próżni. Gdyby takie odkrycie okazało się prawdziwe, w istotny sposób podważyć mogłoby fundamentalne założenie teorii względności. W marcu 2013 wykazano, że ogłoszone niezwykłe wyniki prędkości neutrina wynikały z błędu aparaturowego, kabel w jednym z urządzeń był zbyt luźny! Ta ostania, sławna „wpadka” w świecie nauki, została jednak po kilku miesiącach zweryfikowana i skorygowana. W przeszłości też zdarzały się takie przypadki, jeden z nich związany jest z odkryciem uranu w 1789 roku przez Martina Klaprotha – pierwiastka wykorzystywanego jako paliwo w reaktorach jądrowych.
Read more

Zasoby uranu w Polsce

Zbadane do tej pory złoża rudy uranowej w Polsce zawierają od 250 do 1100 ppm (1 ppm = 1 część na milion = 1 gram na tonę) uranu, podczas gdy niektóre kopalnie wykorzystują rudę o zawartości ok. 300 ppm (np. Rossing w Namibii). Złoża uranu eksploatowane w Polsce w latach 50. zawierały typowo około 2000 ppm.
Read more
Back To Top