Kernkraftwerk - dies sind spezielle Konstruktionsobjekte, die auf der Grundlage des Teilungsprozesses der Atomkerne arbeiten. Für den Betrieb dieser Geräte ist ein spezieller Kraftstoff erforderlich. Die Frage der Auswahl und Verwendung von Brennstoffen in Kernkraftwerken ist einer der Schlüssel bei der Betrachtung der Möglichkeiten der Energiebranche.
Heute ist der Hauptbrennstoff, der in Kernkraftwerken verwendet wird, der Uran. Uran des elementaren Zustands hat die Eigenschaft, sich selbst zu trennen, was es zu einer Hauptkomponente des Energieprozesses macht. Die Arbeit von Uran basiert auf der Fähigkeit seiner Kerne, sich zu teilen, wodurch eine große Menge an Energie in Form von Wärme freigesetzt wird.
Der Prozess der Verwendung von Uran als Brennstoff in Kernkraftwerken impliziert, dass es in eine Form eines chemischen Elements umgewandelt wird, das als bekannt ist Plutonium. Durch die Trennung von Uran- und Plutoniumkernen wird Wärmeenergie freigesetzt, die zur Stromerzeugung verwendet wird.
Was wird als Brennstoff in Kernkraftwerken verwendet?
Für den Kernspaltungsprozess werden Uran-235 und Plutonium-239 verarbeitet und zu festen Pellets verarbeitet, die dann in spezielle Stäbe oder Platten gelegt werden. Diese aus Brennstoffen gebildeten Stäbe oder Platten werden dann in die Kernreaktoren des Kraftwerks gelegt.
Die Reaktoren in Kraftwerken haben ein Design, das einen stabilen Prozess der Atom-Teilung fördert. Im Inneren des Reaktors werden die Atome Uran-235 oder Plutonium-239 geteilt, wodurch eine große Menge an Wärme freigesetzt wird. Die durch die Kernspaltung erzeugte Wärme wird an das Kühlsystem übertragen.
| Kraftstoff | Bestand | Eigenschaften |
|---|---|---|
| Uranus-235 | 90% Uran ist 235, 10% Uran ist 238 | Radioaktives, in einem Kernreaktor unterteilt, das zur Kettenreaktion der Kernspaltung fähig ist |
| Plutonium-239 | Es wird aus Uran-238 durch Bestrahlung mit Neutronen gewonnen | Ein künstlich erstelltes Element, das zur Kettenreaktion der Kernspaltung fähig ist |
Uran-235 und Plutonium-239 sind daher die Hauptbrennstoffe, die in Kernkraftwerken verwendet werden. Sie bieten eine hohe Energieeffizienz und spielen eine wichtige Rolle bei der Stromerzeugung ohne Kohlendioxidausstoß.
Kernbrennstoff und seine Eigenschaften
Die Haupteigenschaft des Kernbrennstoffs ist seine Fähigkeit, die Energiekapazität und die Betriebsdauer des Kraftwerks signifikant zu erhöhen. Bei einer Kernreaktion innerhalb des Reaktors werden die Nuklide des Kernbrennstoffs in kleinere Atomkerne unterteilt, wobei eine enorme Menge an Energie freigesetzt wird. Diese Energie wird dann verwendet, um Wasser zu erhitzen und in Dampf umzuwandeln, der die Turbine antreibt und Strom erzeugt.
Dank der hohen Energieeffizienz von Kernbrennstoffen sind Kernkraftwerke in der Lage, viele Jahre zu arbeiten, ohne dass der Brennstoff ausgetauscht werden muss. Kernbrennstoffe liefern im Gegensatz zu herkömmlichen fossilen Brennstoffen auch geringe Emissionen von Schadstoffen und Kohlendioxid in die Umwelt.
Wie funktioniert Kernbrennstoff in Kernkraftwerken?
Im Inneren des Reaktors wandelt ein speziell entwickeltes Kühlmittel, normalerweise Wasser oder schweres Wasser, die durch die Kernspaltung freigesetzte Energie in Wärme um. Diese Wärme wird an andere Systeme übertragen, die sie dann zur Herstellung von Hochdruckdampf verwenden. Der Dampf wird der Turbine zugeführt, die den Stromgenerator antreibt.
Im Prozess der Kernspaltung werden auch Spaltprodukte gebildet, die radioaktiv sind und gesundheitsgefährdend sein können. Um die Ausbreitung dieser Produkte in die Umwelt zu verhindern, wird ein besonderer Schutz eingesetzt - Container und ein Reaktor für die Brennstoffzone. Sie verhindern die Freisetzung von radioaktiven Partikeln und sorgen für die Sicherheit der Kraftwerke.
Kernbrennstoffe haben eine hohe Energiedichte, was sie zu einer attraktiven und effizienten Energiequelle macht. Eine Tablette Kernbrennstoff kann einen langen Betrieb des Reaktors gewährleisten, was einer der Gründe ist, warum Kernkraftwerke oft zur Stromerzeugung verwendet werden.
Kernreaktor und Atomspaltungsprozess
Bei der Deleia des Uranatoms-235 spaltet sich der Kern, wobei eine große Menge an Energie freigesetzt wird und zusätzliche Neutronen in das Medium freigesetzt werden, die durch Trennatome wieder erkannt werden können, was zu neuen Teilungen führt. Auf diese Weise tritt eine Kettenreaktion auf, die kontrolliert werden kann und eine konstante Freisetzung von Energie ermöglicht.
Ein teilendes Uranatom-235 ist in zwei Bariumatome-144 und drei Neutronen - unterteilt. Bei der Teilung jedes Atoms werden etwa 200 Millionen elektrische Energie in Form von Wärmeenergie freigesetzt. Diese Energie wird verwendet, um Wasser zu erhitzen und es in Dampf umzuwandeln, der wiederum eine Stromerzeugerturbine antreibt.
Die Kettenreaktion der Atom-Teilung in einem Kernreaktor wird durch eine spezielle Substanz gesteuert, die als Reaktormedium bezeichnet wird. Dieses Medium besteht aus Substanzen, die Neutronen aufnehmen oder verlangsamen können. Spezielle Strukturelemente - Steuerstäbe - ermöglichen es Ihnen, den Neutronenfluss zu regulieren und damit die Intensität der Atomspaltungsreaktion zu regulieren.
