Атомная станция (АЭС) является тепловой электростанцией, в которой источником тепла является ядерный реактор.
Как это обычно бывает, во всех обычных тепловых электростанциях тепло используется для получения пара, который приводит в действие паровую турбину, которая соединена с электрогенератором, производящим электричество. Исходя из доклада МАГАТЭ от $23$ апреля $2014$ года, существует $435$ работающих ядерных энергетических реакторов, расположенных в $30$ странах.
История атомной электростанции
Попытки использовать управляемую ядерную реакцию для производства электричества начались в $1940$-ых годах в нескольких странах. В СССР $27 $июня $1954$ года первая в мире атомная электростанция для выработки электроэнергии начала свою работу в городе Обнинске. В том же году в США был создан реактор EBR-I недалеко от города Арко, штат Айдахо.
Статья: Атомная электростанция
Системы
Преобразования в электрическую энергию происходят косвенно, как в обычных тепловых электростанциях. Деления в ядерном реакторе нагревает теплоноситель реактора. Хладагент может быть водой или газом или даже расплавленным металлом в зависимости от типа реактора. Пар под давлением, как правило, подают в многоступенчатую паровую турбину. После того, как паровая турбина расширилась и частично конденсировалась пар, оставшийся пар конденсируется в конденсаторе. Конденсатор представляет собой теплообменник, который соединен с градирней. Вода затем закачивается обратно в парогенератор, и цикл начинается снова. Данный цикл соответствует циклу Ренкина.
Ядерные реакторы
Ядерный реактор является сердцем станции. В его центральной части, тепло в активной зоне реактора формируется путем контролируемого ядерного деления. Тепло от деления ядер используется для производства пара, который проходит через турбины, которые в свою очередь, питают электрические генераторы.
Топливо, как правило, это природный или обогащенный уран в виде металла или оксида. На некоторых заводах используют смесь оксидов плутония и урана. Уран очень тяжелый металл, который находится в изобилии на Земле и располагается в морской воде, а также в большинстве породах. Встречающийся в природе уран бывает в виде двух различных изотопов: уран-$238$ (U-$238$), что составляет $99,3$% и уран-$235$ (U-$235$) около $0,7$%. Изотопы представляют собой атомы одного и того же элемента с разным количеством нейтронов. Таким образом, U-$238$ имеет $146$ нейтронов и U-$235$ имеет $143$ нейтронов. Различные изотопы имеют разные модели поведения. Например, U-$235$ легко расщепляется и выделяет много энергии, что делает его идеальным для ядерной энергетики. С другой стороны, U-$238$ не имеет такого свойства, несмотря на тот же элемент.
Так как ядерное деление создает радиоактивность, активная зона реактора окружена защитным экраном. Эта оболочка поглощает излучение и предотвращает выбрасывание в окружающую среду радиоактивных материалов. Кроме того, многие реакторы оборудованы куполом для защиты реактора, как от внутренних потерь, так и внешних воздействий.
Паровая турбина
Целью паровой турбины является преобразование тепла, содержащегося в парах в механическую энергию. В случае, когда реактор содержит воду под давлением, паровая турбина отделена от ядерной системы.
Система охлаждения
Система охлаждения отводит тепло от активной зоны реактора и транспортирует ее в другой район станции, где тепловая энергия может быть использована для производства электроэнергии или другой полезной работы.
Противоречие
Ядерная энергетика является предметом споров.
Сторонники утверждают, что ядерная энергия является жизнеспособным источником энергии, способным сократить выбросы углекислого газа и может повысить энергетическую безопасность, т.к. компенсирует зависимость от импорта топлива. Далее утверждается, что ядерная энергия не производит никакого загрязнения воздуха, в отличие от ископаемого топлива.
Противники утверждают, что ядерная энергия представляет много угроз для людей и окружающей среды. Эти угрозы представляют опасность для здоровья человека и окружающей среде из-за добычи урана, его переработки и транспортировки и распространения ядерного оружия.
