L’energia calorífica del nucli central elèctrica es pot generar mitjançant una reacció nuclear o una fissió nuclear. Els elements pesants de la fissió nuclear són l’urani / tori que es duu a terme dins d’un dispositiu especial anomenat reactor nuclear. Es pot generar una gran quantitat d'energia a causa de la fissió nuclear. La resta de parts de la central nuclear, així com les plantes tèrmiques convencionals, són les mateixes. La fissió d’1 kg d’urani genera energia calorífica que és igual a l’energia generada a través de 4500 tones de carbó d’alta qualitat. Això disminueix significativament el cost del transport de combustible, de manera que suposa un gran benefici d’aquestes plantes. A tot el món hi ha enormes dipòsits de combustibles, per tant, aquestes plantes poden subministrar energia elèctrica contínuament durant centenars d’anys. Centrals nuclears generar el 10% de l’electricitat de tota l’electricitat del món
Què és una central nuclear?
Definició: La central elèctrica que s’utilitza per escalfar l’aigua que es genera vapor , llavors aquest vapor es pot utilitzar per rotar enormes turbines per generar electricitat. Aquestes plantes utilitzen la calor per escalfar l'aigua que es genera per fissió nuclear. Per tant, els àtoms de la fissió nuclear es dividiran en diferents àtoms més petits per generar energia. El diagrama de la central nuclear es mostra a continuació.
Principi de funcionament de la central nuclear
A la central elèctrica, la fissió té lloc al reactor i el centre del reactor es coneix com el nucli que inclou combustible d’urani, que es pot formar en grànuls de ceràmica . Cada pellet genera 150 litres d'energia petroliera. L’energia total generada pels grànuls s’apila en barres metàl·liques de combustible. Un munt d’aquestes barres es coneix com a conjunt de combustible i el nucli del reactor inclou diversos conjunts de combustible.
Durant la fissió nuclear, la calor es pot generar dins del nucli del reactor. Aquesta calor es pot utilitzar per escalfar l'aigua al vapor de manera que es puguin activar les pales de la turbina. Un cop activades les pales de la turbina, accionen el motor generadors per fer electricitat. En una central elèctrica, hi ha una torre de refrigeració disponible per refredar el vapor a l’aigua en cas contrari, utilitzen l’aigua de diferents recursos. Finalment, l’aigua refredada es pot reutilitzar per generar vapor.
Diagrama de blocs de centrals nuclears
Components de la central nuclear
Al diagrama de blocs de la central nuclear anterior, hi ha diferents components que inclouen els següents.
nuclear Reactor
En una central elèctrica, un reactor nuclear és un component essencial com una font de calor que inclou el combustible i la seva reacció de la cadena nuclear, inclosos els residus de productes nuclears. El combustible nuclear utilitzat al reactor nuclear és l’urani i les seves reaccions són calor generades en un reactor. Llavors, aquesta calor es pot transferir al refrigerant del reactor per generar calor a totes les parts de la central elèctrica.
Hi ha diferents tipus de reactors nuclears que s’utilitzen en la fabricació de plutoni, vaixells, satèl·lits i avions tant per a la investigació com per a finalitats mèdiques. La central no només inclou el reactor, sinó també turbines, generadors, torres de refrigeració i diversos sistemes de seguretat.
Generació de vapor
En totes les centrals elèctriques, la producció de vapor és general, però, la forma de generar canviarà. La majoria de les plantes utilitzen reactors d’aigua fent servir dos bucles d’aigua giratòria per generar vapor. El bucle principal transporta aigua molt calenta per escalfar un intercanvi una vegada que circula aigua a baixa pressió, i després escalfa l'aigua per generar vapor per transmetre-la a la secció de la turbina.
Generador i turbina
Un cop generat el vapor, viatja amb altes pressions per accelerar la turbina. La rotació de les turbines es pot utilitzar per girar un generador elèctric per generar electricitat que es transmet a la xarxa elèctrica.
Torres de refrigeració
En una central nuclear, la part més essencial és una torre de refrigeració que s’utilitza per reduir la calor de l’aigua. Consulteu aquest enllaç per obtenir més informació què és una torre de refrigeració: components, construcció i aplicacions
Funcionament de la central nuclear
Els elements com l’urani o el tori són demandats per la reacció de fissió nuclear d’un reactor nuclear. A causa d'aquesta fissió, es pot generar una gran quantitat d'energia calorífica que es transmet al reactor del refrigerant. Aquí, el refrigerant no és altra cosa que aigua, metall líquid en cas contrari gas. L’aigua s’escalfa perquè flueixi en un bescanviador de manera que es converteixi en vapor d’alta temperatura. A continuació, es permet que el vapor que es produeix faci un turbina de vapor correr. Una vegada més, el vapor es pot canviar de nou al refrigerant i reciclar-lo per utilitzar-lo en l'intercanviador de calor. Per tant, la turbina i l’alternador estan connectats per produir electricitat. Mitjançant l’ús d’un transformador, l’electricitat que es produeix es pot augmentar per utilitzar-la en la comunicació de llarga distància.
L'eficiència de la central nuclear
L'eficiència de la central nuclear es pot decidir igual que la resta de motors tèrmics, perquè tècnicament la planta és un motor tèrmic gran. La suma d’energia elèctrica generada per cada unitat d’energia tèrmica proporcionarà a la planta l’eficiència tèrmica i, a causa de la segona llei de la termodinàmica, hi ha un límit més elevat d’eficàcia d’aquestes centrals.
Les centrals nuclears normals aconsegueixen una eficiència aproximada del 33 al 37%, equivalent a les centrals de combustible fòssil. Dissenys d’alta temperatura i més actuals com els reactors de la generació IV podrien adquirir una eficiència superior al 45%.
Tipus de centrals nuclears
Hi ha dos tipus de centrals nuclears, com ara el reactor d’aigua a pressió i el reactor d’aigua bullent.
Reactor d'aigua a pressió
En aquest tipus de reactors, s’utilitza aigua normal com a refrigerant. Es manté a una força extremadament elevada perquè no bulli. Un intercanviador de calor d’aquest reactor transfereix l’aigua escalfada on l’aigua del cercle de refrigerant secundari es transforma en vapor. Per tant, aquest bucle està totalment lliure del material radioactiu. En aquest reactor, l’aigua refrigerant funciona com a moderadora. A causa d’aquests beneficis, aquests reactors s’utilitzen amb més freqüència.
Reactor d’aigua bullent
En aquest tipus de reactor, només hi ha disponible un sol bucle de refrigerant. L’aigua es pot escalfar dins del reactor. El vapor es produeix a partir del reactor quan surt del reactor i el vapor fluirà per tota la turbina de vapor. El principal inconvenient d’aquest reactor és que l’aigua refrigerant s’acosta a les barres de combustible i a la turbina. Per tant, es podria situar material radioactiu sobre la turbina.
Selecció del lloc per a la central nuclear
La selecció del lloc per a PowerPoint nuclear es pot fer tenint en compte els requisits tècnics. L’ordenació i el funcionament d’una central nuclear depenen principalment de les característiques del lloc.
Durant el disseny de la planta, cal tenir en compte els riscos del lloc. El disseny de la planta s’ha d’afrontar amb accions naturals i induïdes per l’home, sense perjudicar la seguretat operativa de la planta.
Cada lloc ha de proporcionar les necessitats necessàries, com ara dissipadors de calor descartats i en descomposició, disponibilitat d’alimentació elèctrica, excel·lents comunicacions i gestió eficient de crisis, etc. Per a una central elèctrica, l’estimació del lloc sol ocupar diferents etapes com la selecció, la caracterització, la pre-operació, i operatiu.
Centrals nuclears a l'Índia
Hi ha set centrals nuclears a l'Índia que inclouen les següents.
- Central nuclear de Kudankulam, situada a Tamil Nadu
- Reactor nuclear de Tarapur, situat a Maharashtra
- Central elèctrica atòmica de Rajasthan, situada a Rajasthan
- Central elèctrica atòmica de Kaiga, situada a Karnataka
- Central nuclear de Kalapakkam, situada a Tamil Nadu
- Reactor nuclear de Narora, situat a Uttar Pradesh
- Central elèctrica atòmica de Kakarapar, ubicada a Gujarat
Avantatges
El avantatges de les centrals nuclears inclou el següent.
- Utilitza menys espai en comparació amb altres centrals elèctriques
- És extremadament econòmic i genera una enorme energia elèctrica.
- Aquestes plantes es troben a prop del centre de càrrega perquè no es requereix un combustible enorme.
- Genera una gran quantitat d'energia en el procés de cada fissió nuclear
- Utilitza menys combustible per generar una enorme energia
- El seu funcionament és fiable
- En comparació amb les centrals elèctriques de vapor, és molt net i ordenat
- El cost operatiu és petit
- No produeix gasos contaminants
Desavantatges
El desavantatges de les centrals nuclears inclou el següent.
- El cost de la instal·lació primària és extremadament elevat si es compara amb altres centrals elèctriques.
- El combustible nuclear és car, de manera que la recuperació és difícil
- Comparació de costos de capital elevats amb altres centrals elèctriques
- Es requereixen coneixements tècnics per operar aquesta plataforma. Per tant, el manteniment i el salari seran elevats.
- Hi ha probabilitats de contaminació radioactiva
- La resposta no és eficient
- El requisit d’aigua de refrigeració és doble en comparació amb una central de vapor.
Aplicacions
El aplicacions de les centrals nuclears inclou el següent.
L’energia nuclear s’utilitza en diferents indústries de tot el món per dessalinitzar l’aigua de l’oceà, la producció d’hidrogen, la refrigeració / calefacció urbana, l’eliminació dels recursos terciaris de petroli i s’utilitza en aplicacions de processos tèrmics com la cogeneració, la conversió del carbó en líquids i l’ajuda síntesi de matèries primeres químiques.
Preguntes freqüents
1). Què és una central nuclear?
Es tracta d’una central tèrmica que utilitza un reactor nuclear com a font de calor. La calor generada es pot utilitzar per accionar una turbina connectada a un generador o generar electricitat.
2), a l'Índia, quantes plantes nuclears hi ha?
Hi ha set plantes nuclears disponibles a l'Índia
3). Quin estat dels EUA té més centrals elèctriques?
Pennsilvània
4). Quina és la central elèctrica més gran del món?
Actualment, la 'central elèctrica de Kashiwazaki-Kariwa' al Japó és la central elèctrica més gran del món.
5). Quin és el disseny més segur dels reactors nuclears?
El SMR (petit reactor modular) és el disseny més segur.
6). Quins són els tipus habituals de centrals nuclears?
Estan disponibles en dos tipus de reactors d’aigua a pressió i bullent
7). Quins són els components que s’utilitzen en una central nuclear?
Són reactors nuclears, generació de vapor, torre de refrigeració, turbina, generador, etc.
Per tant, tot això es tracta una visió general de les centrals nuclears . A l’Índia, les centrals nuclears generen 6,7 GW d’energia aportant el 2% de l’electricitat al país. El control d’aquestes plantes a l’Índia es pot fer a través de NPCIL - Nuclear Power Corporation of India. Aquí teniu una pregunta, quina és la famosa central nuclear de l’Índia?
