Generaal

Kernmelting en hoe dit voorkom kan word


Tans is daar438 kernkragreaktors wat vandag in die wêreld werk. Twee word tans nog in gebruik geneem71 bouwerk ondergaan. Saam genereer hulle amper400 000 MWevan krag. In 2014 het kernreaktore oorgebly 11% van die hele wêreld se energieproduksie. Al die krag wat van 'n radioaktiewe bron afkomstig is, laat die belangrike vraag ontstaan: wat sal gebeur tydens 'n kernverval?

Daar is baie insinuasies verbonde aan kernkrag. In die geskiedenis was daar twee rampspoedige kernuitstortings wat menslike ongevalle en ontelbare skade aan die omgewing tot gevolg gehad het. Sedert die gebeure ná Tsjernobil en Fukushima het kernreaktors regoor die wêreld egter aansienlike veranderinge ondergaan om te verseker dat gebeure wat in die geskiedenis van die geskiedenis gebeur het, nooit weer plaasvind nie.

Miskien is die veiligste reaktors ter wêreld aan niemand anders nie as Kanada, een van die wêreldleiers op die gebied van kernkragopwekking en -tegnologieë.

Die CANDU-reaktor

Die CANDU-reaktor verdien sy naam uit die land waarin hy uitgevind is - Kanada. Dit het ook deuteriumoksied (swaar water) as moderator gebruik, en uraan as brandstofbron.

Die reaktore is uniek omdat hulle tegnologieë gebruik, maar die meeste ander reaktore kan nie pas nie.

Die gevorderde kragopwekker is die doeltreffendste van alle uraan-aangedrewe reaktore. In vergelyking met ander reaktortipes gebruik die CANDU-reaktor ongeveer 15% minder uraan as 'n waterreaktor onder druk vir elke geproduseerde megawatt elektrisiteit.

Die reaktor benodig ook nie verrykte uraan nie, wat die noodsaaklikheid van 'n ekstra raffinaderystap uitsny.

"CANDU-reaktore kan aangevul word terwyl hulle op volle krag werk, terwyl die meeste ander ontwerpe vir brandstof moet afgeskakel word. Omdat natuurlike uraan nie verryking benodig nie, is die brandstofkoste vir CANDU-reaktore baie laag," verduidelik die Canadian Nuclear Association.

Sonder die noodsaaklikheid van verrykte uraan, werk CANDU-reaktore met relatief minder uraan, en dus minder koste. Verder is die radioaktiewe afval aansienlik minder gevaarlik.

Hoe dit werk

Kernreaktors is opvallend eenvoudig. Met die CANDU-reaktor genereer dit energie deur die energie uit 'n splitsingsreaksie te benut. Splyting vind plaas wanneer 'n onstabiele atoom split, wat straling en hitte vrystel.

Die brandstofbron van die reaktor bestaan ​​uit uraan wat natuurlik voorkom. Die onstabiele eienskappe van Uraan laat die atoom in meer stabiele isotope verdeel, wat lei tot die vrystelling van hitte en bestraling.

Die straling wat tot gevolg het, skep 'n kettingreaksie deur ander kerne te verdeel, meer hitte en meer straling te skep. 'N Deel van die vervalproses berus op die vrystelling van neutronstraling.

Aangesien neutrone teen hoë snelhede uitgestoot word, bots hulle met ander kerne om die verval van ander atome te begin, wat die ketting van skeurreaksies voortsit.

Al die uraan bevat spesialis brandstofstawe.

Die brandstofstawe word aansienlik warm en moet deur water afgekoel word. Water vloei oor die stokke om dit af te koel, terwyl die water terselfdertyd vinnig verhit. Die hitte en druk kan dan deur 'n stoomturbine ingespan word.

In CANDU-reaktore word swaar water gebruik om die stawe af te koel. Aangesien die water egter oor die stokke gaan, word dit blootgestel aan gevaarlike hoeveelhede bestraling.

Om stralingslekkasies te voorkom, vloei die swaar water deur 'n warmtewisselaar wat die meeste hitte na 'n aparte verkoelingstelsel oordra sonder om die koelmiddel te meng. Die hitte word oorgedra na 'n onafhanklike watervloei wat nie-radioaktief bly.

Vandaar kook die water om stoom en druk te lewer. 'N Turbine kan dan die energie oes en groot hoeveelhede energie produseer, selfs vir die kleinste reaktore.

Klein reaktore kan miljoene huise voorsien

Die kleinste CANDU-reaktor in Kanada, geleë in Pickering, Ontario, bevat net vier CANDU-reaktore. Ondanks die klein grootte, bied die kragstasie genoeg energie om te voorsien 2,5 miljoen huishoudingsmet elektrisiteit.

CANDU-reaktore is ongelooflik veilig en doeltreffend om te gebruik. Binne die reaktor bly egter baie radioaktiewe isotope. As dit verkeerd hanteer word, sou die uitkoms verwoestend wees.

Om die absolute veiligheid van hul aanlegte te verseker, gebruik CANDU-reaktore van die mees gevorderde en veilige tegnologieë wat die ergste scenario voorkom: 'n kernverval.

Voorkoming van 'n kernsmelting

Die kern van 'n kernkragsentrale is diekernreaktor. Waterpompe sirkuleer voortdurend koelmiddel oor die stange en deur die reaktor om te verseker dat die temperatuur op veilige vlakke gehandhaaf word.

Die hele reaksieproses is vervat in diecalandria, 'n soort sterk versterkte dop wat die reaktor volledig omring.

Onder normale werking word die reaktor beheer deur die kettingreaksie binne die reaktor te verhoog, te verminder of te stop.

Beheerstokke binne die reaktorkern kan verhoog en laer wees om die skeuringstempo van die Uranium aan te pas. Beheerstokke bestaan ​​uit elemente, insluitend boor, silwer, indium en kadmium, wat almal voldoende is om neutrone op te neem - 'n belangrike kenmerk om neutrone te vertraag (die deeltjies wat die kettingreaksie inisieer en verhoog).

Tydens die reaksie van Uraan word neutronstraling vrygestel. Wanneer neutrone tydens die splitsingsproses uit Uranium uitgegooi word, bots hulle met ander atome en begin hulle meer reaksies.

Aangesien beheerstawe voldoende is om neutrone te absorbeer, onderskep hulle skelm neutrone en vertraag die splitsingsproses as dit in die reaktorkern ingebring word.

Rugsteunveiligheidstelsels

As die beheerstokke egter nie die reaksietempo kan vertraag tot volhoubare vlakke nie, sal 'n sekondêre veiligheidstelsel die onreëlmatigheid opspoor en sal dit outomaties 'n gif inspuit wat die kettingreaksie onmiddellik sal stop.

Dievloeibare gifbeheerstelsel stel 'n oplossing van boor as booranhidried en gadolinium as gadoliniumnitraat bekend, opgelos in D2O (swaar water).

Soortgelyk aan die beheerstokke, onderskep die gif neutrone, wat voorkom dat 'n kettingreaksie in 'n kernversmelting stort.

Beide die beheerstokke en die gifinspuitingstelsel word outomaties geaktiveer en funksioneer sonder krag. Hulle kan egter ook handmatig beheer word. Die stelsels word gereeld onder streng regulasies getoets en nagegaan.

Wat gebeur tydens kragonderbreking

In die geval van 'n kragonderbreking, sal beide die stuurstange en die inspuitingstelsels outomaties aktiveer, wat die kettingreaksie stop.

Die brandstofstawe genereer egter steeds hitte en benodig afkoeling. Die hitte geproduseer, bekend asverval hitte, verteenwoordig 'n klein fraksie van die hitte wat tydens normale werking geproduseer word.

Die kragstasie het verskeie bronne van rugsteunkrag, insluitend die krag wat dit self opwek om die pompe water te laat sirkuleer en die reaktor koel te hou. Die kernkragstasie benodig net een reaktor om al die waterpompe aan te dryf om die brandstofstawe af te koel.

As elke reaktor egter afgeskakel word sonder dat dit beskikbaar is vir eksterne krag, word noodkragopwekkers op die perseel gehou om te verseker dat die waterpompe voortdurend aangedryf word.

By elke kernkragaanleg in Kanada is daar minstens twee of drie bystandskragopwekkers, twee of drie noodkragopwekkers en noodbatterye.

In die uiters onwaarskynlike geval van 'n totale verduistering van stasies, het kernkragsentrales nog meer rugsteunstelsels om te verseker dat die aanleg nie smelt nie.

Natuurlike sirkulasie

Op hierdie stadium, sonder toegang tot eksterne krag, en met die mislukking van veelvuldige veiligheidstelsels, sou noodveiligheidsprosedures begin.

As ons aanneem dat daar geen eksterne krag, interne krag en geen krag van rugsteunkragopwekkers is nie, sal CANDU-reaktore die reaktors natuurlik afkoel deur natuurlike sirkulasie.

Die vervalhitte van die reaktorkern sal voortdurend met water sonder pompe gevoer word, solank die waterbak bo die reaktor vol gehou word.

'N Ondersteunde watertoevoer sal die stoomopwekkers water voorsien om die sirkulasie van die koelmiddel te handhaaf. Oor lang tydperke moet water voortdurend by die wasbak gevoeg word om konstante sirkulasie te verseker.

Nood-rugsteun toerusting

Gedurende hierdie tyd word noodversagtingstoerusting ingebring om te verseker dat die reaktor voortdurend afgekoel word. In reaksie op die Fukushima-ramp het alle Kanadese kragsentrales nou mobiele noodtoerusting op gereedheidsgrondslag. Mobiele pompe en brandweerwaens kan gebruik word om die reaktor af te koel.

Stoom kan vrygestel word van die stoomopwekkers om die hoeveelheid hitte en drukopbou te verminder. Hierdie stoom kom van die sekondêre koelmiddelstelsel en is heeltemal veilig en is nie radioaktief nie.

Tot op hierdie stadium is geen bestraling vrygestel nie en het die reaktor geen skade opgedoen nie. Volgens die Kanadese regering kan die kragstasie steeds weer aanlyn gebring word nadat 'n reeks kontroles ondergaan is.

Totale stelselstoring: die begin van 'n ineenstorting

As u aanvaar dat alle rugsteunveiligheidstoerusting misluk en die natuurlike sirkulasie nie onderhou word nie, sal die swaar water in die kluis begin kook. Radioaktiewe stoom word geproduseer, maar die reaktorgebou sal al die bestraling bevat.

Die swaar water sal aanhou kook totdat dit heeltemal verdamp. Die swaar water in die calandria sou ook kook en skade aan die brandstofstawe veroorsaak.

Dit is belangrik om daarop te let dat noodstelsels die skade aan die reaktor kan stop deur water by die calandria te voeg.

As daar egter geen noodmaatreëls ingryp nie, sal die water aanhou kook en die reaktor sal aansienlike skade opdoen. Meer radioaktiewe stoom word opgewek, wat veroorsaak dat die druk in die reaktorgebou styg.

Drukreduksiestelsels

Om skade aan die reaktorgebou te voorkom, moet die druk verlaag word.

In enkele reaktoraanlegte word noodwater in die gebou gespuit. Die water verkoel en kondenseer die stoom, wat die druk aansienlik verlaag.

Om die interne druk by 'n multi-eenheid reaktor te beheer, kan druk verlig word deur stoom in 'n massiewe vakuumkamer vry te laat.

Soos die veiligheidstelsels wat hierbo genoem is, sal die vakuumgebou steeds sonder krag werk.

Water kan ook in die vakuumkamer ingespuit word om stoom verder te verminder. As een van die finale veiligheidsfases sal 'n aanvullende vloeibare stikstoftoevoer ingespuit word om die reaktor af te koel.

As noodoperasies steeds nie water by die calandria kan voeg nie, sal die swaar water heeltemal verdamp en die kernbrandstof laat smelt. Die brandstof sal die water wat in die kluis, wat die reaktor bevat, begin verhit.

Waterstofproduksie

Wanneer die Uraan smelt, produseer dit waterstof. Verdere veiligheidstoestelle omskep sommige van die waterstof in water, en voorkom dat die plofbare gas in die reaktorgebou ophoop.

Tot op hierdie stadium was daar nog geen stralingslekkasies in die omgewing nie. In hierdie stadium word noodoperasies egter in werking gestel sodat beheerde ontlugting van die radioaktiewe waterstofgas en radioaktiewe swaar water kan vrystel.

As voldoende nooddienste steeds nie gebruik word nie, sal die brandstof al die water in die kluis verdamp. Die brandstof smelt deur die fondament op 'n dik betonblad.

Ontruimingsprosedures sou begin het om mense rondom 'n groot radius te verwyder. Dan sal herstelaktiwiteite ingestel word om die webwerf te bevat.

Die waarskynlikheid dat 'n gebeurtenis in so 'n ernstige scenario sal val, is egter uiters onwaarskynlik. In moderne kernreaktore verseker baie kluise die grootste veiligheid van die omgewing en die mense daar rondom.

Buite die gevare

Kernkrag bied 'n lewensvatbare alternatief vir die opwekking van fossielbrandstowwe. Die afgelope paar jaar het kernreaktore die koolstoflading op die planeet aansienlik verminder. In die geskiedenis was daar enkele klein voorvalle, twee groot voorvalle met die vrystelling van bestraling.

As dit behoorlik aangewend word, is die opwekking van kernkrag egter 'n doeltreffende manier om krag op te wek. Tans is daar nie genoeg hernubare energiebronne beskikbaar om die ongelooflike hoeveelheid energie wat kernkragstasies produseer, bymekaar te maak nie.

Met aardverwarming kan die wêreld nie die toevoeging van fossielbrandstofkragaanlegte bekostig om op te maak vir kernkrag nie. Vir eers is kernkragsentrales nodig om die wêreld genoeg elektrisiteit te bied.

Dit gesê, moet daar aansienlik meer navorsing belê word om lewensvatbare hernubare alternatiewe te vind. Daar moet ook ontdekkings gevind word om metodes te bedink hoe om radioaktiewe afval veilig te hanteer.

Miskien is die oplossing moontlik om splitsingstegnologieë heeltemal te laat vaar in plaas van samesmeltingskrag. Op hierdie stadium belê regerings egter nie genoeg geld in alternatiewe bronne nie.

Tot dan is dit noodsaaklik om te verseker dat kernkragaanlegte wat vandag voortgaan, gedwing word om die strengste regulasies wat die implementering en veiligheid van hul werking betref, te nakom om 'n ineenstorting met kernkrag te voorkom.

Dit is nie 'n perfekte oplossing nie, helaas, dit is 'n oplossing wat werk - vir eers.

Geskryf deur Maverick Baker


Kyk die video: How to Create a CVRESUME template in Microsoft Word Docx: Docx Tutorial (Augustus 2021).