Kako deluje jedrska elektrarna?
Zasnovo jedrske elektrarne lahko razdelimo na:
- jedrski del in
- konvencionalni (običajni »termoelektrarniški«) del.
V jedrskem delu iz energije, ki se sprosti pri cepitvi jeder, nastaja toplota, ki greje vodo v primarnem sistemu. Primarna voda v uparjalniku preko notranje stene uparjalnika prenaša toploto na sekundarno stran. Tam se zaradi nižjega tlaka voda sekundarnega sistema upari. Primarna in sekundarna voda se ne mešata, med njima se prenaša le toplota, potrebna za proizvodnjo pare.
V konvencionalnem delu para poganja turbino. Naloga turbine je, da iz toplote (para) proizvaja mehansko energijo (rotacija), to pa generator pretvori v električno energijo. S tem je cikel pretvorbe jedrske energije v električno energijo zaključen.
Jedrski gorivni krog
Jedrski gorivni krog je pot jedrskega goriva od rudarjenja do končnega odlaganja.
Jedrski gorivni krog si sledi po naslednjem vrstnem redu:
- Rudarjenje in predelava uranove rude
- Obogatitev urana
- Izdelava gorivnih elementov
- Uporaba jedrskega goriva v reaktorju
- Predelava uporabljenega jedrskega goriva in ponovna raba v reaktorju
- Kratkoročno skladiščenje uporabljenega goriva
- Dolgoročno odlaganje izrabljenega goriva
Kakšne vrste jedrskih elektrarn poznamo?
Jedrske elektrarne ločimo glede na vrsto goriva, vrsto moderatorja (upočasnjevalca nevtronov) in vrsto hladila.
Ločimo naslednje vrste jedrskih elektrarn oziroma jedrskih reaktorjev:
- tlačnovodni reaktor (PWR, angl. pressurized water reactor), kakršnega imamo tudi v Nuklearni elektrarni Krško
- vrelni reaktor (BWR, angl. boiling water reactor),
- težkovodni reaktor (CANDU, angl. CANada – Deuterium – Uranium),
- plinsko hlajeni reaktor,
- vodno hlajeni grafitni reaktor (LWGR, angl. light water graphite reactor; uporablja se tudi oznaka RBMK),
- hitri natrijevi oplodni reaktorji BN-600 Rusija
Nekateri redke vrste reaktorjev pa za hladilo uporabljajo kovine, npr. natrij ali svinec:
- Reaktorji IV. generacije (visokotemperaturni reaktor, hitri oplodni-svinčeni reaktor, staljeno solni reaktor, hitri oplodni plinsko hlajeni reaktor, natrijev hitri reaktor, super kritični vodno hlajeni reaktor)
Jedrska varnost
Jedrska varnost je celota predpisov in standardov, projektnih rešitev, obratovalnih navodil, varnostne kulture zaposlenih, usposabljanja, dela upravnih organov in drugih dejavnikov, ki prispevajo k preprečevanju sproščanja radioaktivnih snovi iz jedrskega objekta v okolje.
V jedrskih objektih zagotavljamo jedrsko varnost:
- s preventivnimi ukrepi za preprečevanje okvar ter
- z visoko ravnijo profesionalnosti in delovne discipline zaposlenih za izboljšanje obratovalnih metod na vseh področjih.
Največji poudarek je na varnosti jedrske sredice, kjer poteka verižna jedrska reakcija in sicer z vidika:
- zaustavitve delovanja reaktorja - verižne reakcije,
- odvajanja toplote in
- preprečevanja izpustov radioaktivnih snovi.
Varnostne pregrade
Med radioaktivne snovi prištevamo vse snovi, ki pri razpadu posameznih atomov oddajajo sevanje alfa, beta ali gama . V jedrskih elektrarnah zato postavimo več zaporednih pregrad, ki radioaktivnim snovem preprečujejo pobeg v okolje (t. i. obramba v globino). Podvojeni oz. večkratni varnostni sistemi pa zagotavljajo izvajanje varnostnih funkcij: zaustavitev in hlajenje reaktorja ter skladnost varnostnih pregrad.
Širitev radioaktivnih snovi v jedrskem gorivu preprečujejo štiri zaporedne pregrade, ki gorivo ločujejo od okolja.
- Prva pregrada: jedrsko gorivo UO2 (uranov dioksid), ki zadržuje radioaktivne snovi.
- Druga pregrada: kovinska srajčka, ki obdaja gorivne tabletke uranovega dioksida in preprečuje pobeg radioaktivnih elementov v primarno hladilo.
- Tretja pregrada: tlačna meja primarnega sistema (reaktorska posoda, cevovodi, primarna črpalka, uparjalnik, komponente za fizično ločitev primarnega sistema od okolice).
- Četrta pregrada: zadrževalni hram, ki jedrski reaktor in primarni sistem ločuje od zunanjega okolja, v katerem živimo.
Jedrske elektrarne skrbijo za jedrsko varnost v vseh življenjskih obdobjih elektrarne pri projektiranju in izgradnji, usposobitvi za obratovanje oziroma prevzemu, poskusnem in komercialnem obratovanju, popravilih in vzdrževanju, posodobitvah, ravnanju z radioaktivnimi odpadki in pri razgradnji jedrske elektrarne.
Jedrske elektrarne v Evropi in po svetu
V svetu je trenutno 437 delujočih jedrskih elektrarn z inštalirano neto električno močjo 374.504 MW. V fazi izdelave je še 70 novih jedrskih elektrarn po vsem svetu, največ na Kitajskem.
V svetovnem merilu jedrske elektrarne proizvedejo 12 % vse električne energije.
Zemljevid jedrskih elektrarn po svetu je na voljo na tej povezavi.