در قسمت قبل خبر اتصال برق تولیدی نیروگاه بوشهر را به شبکه برق کشور بیان کردیم و تاریخچه این اتفاق را مورد بررسی قرار دادیم ،دراین قسمت به بیان نحوه ی فعالیت این نیروگاه می پردازیم.

,فناوری هسته ای, نیروگاه برق اتمی بوشهر, مدار خنک کننده,مقالات فیزیک

نیروگاه برق اتمی بوشهر

در نیروگاه بوشهر نیز مانند دیگر نیروگاه های برق کشور، بخار آب فوق داغ باعث دوران توربین و درنهایت ژنراتور برق می شود؛ اما این روش داغ کردن آب است که با دیگر نیروگاه های کشور تفاوت دارد.

طبق آمار آژانس بین المللی انرژی هسته ای، تقریبا 15 درصد از مجموع برق تولیدی در سراسر جهان در نیروگاه های هسته ای تامین می شود و ایالات متحده آمریکا، فرانسه و ژاپن بزرگ ترین تولیدکنندگان برق از انرژی هسته ای هستند. تمام نیروگاه های هسته ای فعال در جهان در حقیقت کتری های بسیار پیچیده ای هستند که آب را برای تولید نیروی برق به جوش می آورند. انرژی مورد نیاز برای داغ کردن آب از واکنش شکافت هسته ای بدست می آید. در این روش، هسته اتم های سنگین را با ذرات نوترون بمباران می کنند. ورود این نوترون های با انرژی خاص به ساختار هسته باعث ناپایداری هسته و درنهایت، شکسته شدن هسته به اتم های کوچک تر، گسیل تعدادی نوترون پرانرژی و آزاد شدن مقدار قابل توجهی انرژی می شود. اگر تعداد اتم ها از حد مشخصی (جرم بحرانی) بیشتر باشد، نوترون هایی که در هر واکنش شکافت آزاد می شوند، می توانند با برخورد به هسته های دیگر این واکنش را ادامه دهند و در ساختاری زنجیروار، مقادیر زیادی از این انرژی آزاد کنند. این همان اتفاقی است که در بمب های هسته ای اتفاق می افتد و به آن، واکنش زنجیره ای مهارنشدنی می گویند.

تمام نیروگاه های هسته ای فعال در جهان در حقیقت کتری های بسیار پیچیده ای هستند که آب را برای تولید نیروی برق به جوش می آورند. انرژی مورد نیاز برای داغ کردن آب از واکنش شکافت هسته ای بدست می آید

اما در راکتورهای هسته ای، میله هایی از جنس کادمیوم، بوروم و هافنیوم وجود دارد که با جذب ذرات نوترون، واکنش زنجیره ای را به شرایطی کنترل شده یا توقف کامل سوق می دهد و مانع از بروز بحران می شود. انرژی آزادشده نیز توسط سیستم انتقال حرارت به دیگ بخار منتقل شده و باعث تولید بخار داغ می شود. بخار نیز به سوی توربین هدایت می شود تا با چرخاندن آن و درنهایت ژنراتور، جریان الکتریکی تولید کند.

در قلب نیروگاه هسته ای بوشهر، راکتور VVER-1000 ساخت روسیه به کار رفته است. این راکتور آب پرفشار که با آب سبک کار می کند و کارکرد تسلیحاتی ندارد، 1000 مگاوات توان دارد، طراحی آن در سال 1975 / 1354 انجام شده و استانداردهای ایمنی، کنترل خودکار و سازه این راکتور منطبق بر نسل سوم راکتورهای اروپای غربی است.

 قلب راکتور در استخر عظیمی از آب تحت فشار فرو رفته و محفظه فولادی عظیمی آن را در بر گرفته است. آب درون اسنخر در فشار 15 مگاپاسکال نگهداری می شود تا نتواند در بازه دمایی فعالیت راکتور که بین 220 تا 300 درجه سانتی گراد است، جوش بیاید. آب در اینجا هم نقش خنک کننده و هم نقش تعدیل کننده را ایفا می کند.

,فناوری هسته ای, نیروگاه برق اتمی بوشهر, مدار خنک کننده,مقالات فیزیک

مدار خنک کننده

بیشتر نیروگاه های هسته ای از سوخت اورانیوم استفاده می کنند که در قالب میله های سوخت حاوی اورانیوم 235 غنی شده درون راکتور قرار می گیرد. اورانیوم 235 ایزوتوپی (ایزوتوپ ها، گونه های مختلف یک عنصر با جرم اتمی متفاوت هستند) از عنصر اورانیوم است که فرایند شکافت هسته ای در آن به راحتی انجام می شود، کافی است یک ذره نوترون با انرژی خاص به داخل آن شلیک شود تا به سرعت به اورانیوم 236 ناپایدار تبدیل شود، اورانیوم 236 نیز پس از شکسته شدن به ذرات دیگر، انرژی آزاد می کند. اورانیوم 238 در طبیعت خیلی بیشتر از اورانیوم 235 یافت می شود، ولی شکافت هسته ای در آن به خوبی اتفاق نمی افتد. به همین دلیل تولیدکنندگان سوخت هسته ای در فرآیندهای غنی سازی (با استفاده از سانتریفیوژ یا لیزر) سهم اورانیوم 235 را افزایش می دهند. اورانیوم غنی شده، در کارخانه به میله های سوختی تبدیل می شود که در پوشش های فلزی مانند آلیاژ زیرکونیوم قرار می گیرند. سوخت مصرفی راکتور وی.وی.ای.آر-1000 نیروگاه بوشهر، اکسیداورانیوم 235 با غنای 2.2 تا 4.4درصد است.

میله های سوخت پس از تولید انرژی به پسماندهای خطرناکی تبدیل می شوند که هم دمای بسیار بالایی دارند و هم تابش های رادیواکتیو سرطان زا و حتی کشنده ساطع می کنند. به همین دلیل، ابتدا این میله های سوخت را برای مدتی مشخص در استخرهای کنترل شده نگهداری می کنند تا خنک شوند و پس از تثبیت دما، آن ها را در بشکه های فولادی با پوشش سربی قرار می دهند و بشکه ها را در مخزن های زیرزمینی انبار می کنند تا با گذشت زمان، تابش رادیواکتیو آن ها فروکش کند. این همان اتفاقی است که برای پسماندهای نیروگاه تحقیقاتی تهران و نیروگاه آب سبک بوشهر اتفاق خواهد افتاد.

اما در برخی راکتورها مانند راکتورهای آب سنگین، نوع واکنش شکافت هسته ای (به دلیل استفاده از آب سنگین در اطراف میله های سوخت) طوری است که مقادیر قابل توجهی پلوتونیوم در پسماندهای هسته ای تولید می شود. پلوتونیوم، ماده رادیواکتیوی است که کارایی بالاتری در واکنش های هسته ای مهارناپذیر دارد و از آن برای ساخت تسلیحات هسته ای استفاده می شود.

 

نیروگاه بوشهر چگونه برق تولید می کند؟

فرآیند تولید انرژی الکتریکی در نیروگاه هسته ای را می توان به سه مرحله کاملاً مجزا تقسیم کرد که در سه مدار مستقل شامل مدار اول، مدار دوم و مدار خنک کننده انجام می پذیرد.

مدار اول

همان طور که گفتیم شکافت اورانیوم غنی شده در راکتور

منبع : tebyan.net

گردآوری توسط بخش مقالات فیزیک سایت آکاایران
تبلیغات