Video: Phản Ứng Nhiệt Hạch Trên Trái Đất - Lò phản ứng nhiệt hạch - Bom hạt nhân 2024
Các nhà máy điện hạt nhân có chứa các lò phản ứng tạo ra sự phân hạch phản ứng chuỗi có kiểm soát, một quá trình liên tục phân chia hạt nhân của các nguyên tử urani. Quá trình này tạo ra rất nhiều năng lượng, bức xạ, và nhiệt độ rất cao.
Các nhà máy điện hạt nhân khai thác năng lượng được giải phóng bằng phân hạch và đưa nó vào sử dụng để điều khiển các máy phát điện sinh ra điện. Mặc dù năng lượng hạt nhân chỉ đóng góp khoảng 20% điện năng sinh ra ở Hoa Kỳ, năng lực hạt nhân của quốc gia này là cao nhất của bất kỳ quốc gia nào khác - 101 gigawatts trong năm 2010.
Các lò phản ứng hạt nhân có các thành phần tương tự:Nhiên liệu
- Uranium, một loại quặng kim loại nặng, phóng xạ, nặng là nhiên liệu phổ biến nhất đối với lò phản ứng hạt nhân . Sau quá trình làm giàu uranium trở thành một nhiên liệu rất tập trung.
Một lò phản ứng hạt nhân thương mại đòi hỏi hàng ngàn cân nhiên liệu Uranium được làm giàu để vận hành. Các nhà máy điện hạt nhân dân sự ở U. S. mua khoảng 50 triệu pounds nhiên liệu uranium (U3O8 tương đương) hàng năm, phần lớn là từ nước ngoài.
Uranium được khai thác tại các địa điểm trên toàn thế giới, chủ yếu ở Kazakhstan, Canada, Australia và Châu Phi. Hoa Kỳ nằm trong top 10 nhà sản xuất uranium.
Thanh điều khiển- Được làm từ vật liệu hấp thụ neutron như cadmium, hafini hoặc bo, các thanh điều khiển được đưa vào hoặc rút khỏi lõi để kiểm soát tốc độ phản ứng hoặc để dừng nếu cần thiết.
Người điều hành - Chất liệu trong lõi lò phản ứng làm chậm neutron phát ra từ sự phân hạch nên chúng gây ra sự phân hạch nhiều hơn.
- Chất lỏng hoặc khí lưu thông qua lõi để chuyển nhiệt từ nó. Trong các lò phản ứng nước nhẹ, người kiểm soát nước cũng có chức năng làm chất làm mát chính.
Ngăn chặn - Các lò phản ứng hạt nhân được đóng trong cấu trúc bê tông nặng cốt thép để tránh phóng xạ thoát ra bầu khí quyển.
Quy trình cơ bản của năng lượng hạt nhân Vật lý hạt nhân rất kỹ thuật, nhưng quá trình cơ bản để sản xuất điện với năng lượng hạt nhân như sau:
Lõi lò phản ứng tạo ra nhiệt và phóng xạ trong một quá trình được gọi là phân hạch, phân tử nguyên tử. Bên trong lõi lò phản ứng là nhiên liệu hạt nhân uranium. Khi các hạt nhân của urani tách ra, họ phóng ra neutron. Khi các neutron chạm tới các nguyên tử urani khác, những hạt nhân đó cũng phân chia, phóng ra các neutron của chúng để tấn công các nguyên tử khác, gây ra sự phân hạch nhiều hơn. Sự chia tách nguyên tử liên tục này là phản ứng dây chuyền.
Nhiệt từ các phản ứng phân hạch được kiểm soát được sử dụng để sản xuất hơi nước, hoặc trực tiếp như trong lò phản ứng nước sôi (BWR), hoặc gián tiếp như trong lò phản ứng nước áp suất (PWR), trong đó có một máy phát điện hơi nước.
Hơi nước điều khiển một tua bin làm cho máy phát điện.
Máy phát điện tạo ra điện được phân phối cho lưới điện.
Các loại lò phản ứng hạt nhân
Trên toàn thế giới, nhiều loại lò phản ứng hạt nhân đã được sử dụng. Tuy nhiên, các loại phổ biến nhất là các lò phản ứng nước áp lực (PWR) và lò phản ứng nước sôi (BWR), được phân loại là các lò phản ứng nước nhẹ. Ở Hoa Kỳ, PWR và BWR là hai loại máy phát điện hạt nhân thương mại hoạt động duy nhất.
lò phản ứng nước sôi (BWR)
- Trong loại lò phản ứng này, phân hạch tạo ra nhiệt đun sôi nước trong lõi lò phản ứng. Hơi nước bị đun sôi tạo ra một tuabin dẫn động máy phát điện để sản xuất điện. Các lò phản ứng tại nhà máy Fukushima Naiishi ở đông bắc Nhật Bản bị hư hại trong trận động đất và sóng thần vào tháng 3 năm 2011 là BWR.
- Bình phản ứng nước áp suất (PWR) - Loại lò phản ứng này là phổ biến nhất trong sản xuất năng lượng. Nó sử dụng nước làm chất làm mát và điều tiết, một tác nhân giúp kiểm soát tốc độ phân hạch. Trong hệ thống làm nguội sơ cấp đóng cửa, nước được sưởi ấm bởi năng lượng nhiệt từ sự phân hạch trong khi đi qua lõi, được giữ dưới áp suất cao và do đó không sôi. Hơi nước được sản xuất trong vòng tuần hoàn làm mát thứ cấp và được sử dụng để cung cấp cho tua bin dẫn động máy phát điện.
- CANDU và lò phản ứng kiểm soát nặng nước - Những thiết kế này sử dụng nước nặng làm người kiểm duyệt. Nước nặng - với deuterium thay thế hai nguyên tử hydro - khi người điều tiết làm chậm neutron trong quá trình phân hạch và cho phép sử dụng uranium tự nhiên hơn là làm giàu urani làm nhiên liệu.
- lò phản ứng kiểu môđun sỏi - Một lò phản ứng nhiệt độ cao sử dụng chất làm mát helium và nhiên liệu được bao bọc trong các graphite và cacbua silic để đảm bảo ngăn chặn và phân tán sản phẩm phân hạch.