Menu

A XX. század terméke – az atomenergetika

hasadás - atomenergetika
A nukleáris energetika, az atomenergetika a huszadik században fejlődött ki, gyakorlati alkalmazása során egyre szerteágazóbb lett, és újabb területeket hódít meg napjainkban is.

 

Leggyakoribb alkalmazása az atomreaktorok építése; nukleáris energiatermelésre atomerőműveket állítanak üzembe, amelyekben atomreaktorok működnek. Atomerőműveket elsősorban azért építenek ma is számos helyen – és egyre több országban -, mert az emberiség növekvő energiaigényét a hagyományos energiahordozók felhasználásával már nem lehet kielégíteni. Más alternatívák, a szén és olaj mellett – bármennyire tetszőlegesen hangzik is a víz-, a szél- és a napenergia alkalmazása és eredményei – a hatalmas energiaigényt, mely egyre növekszik, nem képes önállóan megoldani; ráadásul igen költséges. Nem csupán az üzemek felépítése, hanem a termelt energia is. A lakosságnak hatalmas összegekbe kerül a megújulók energiafelhasználása.

 

Az atomreaktorok működésének fizikai alapjai

Az atomreaktorok a maghasadás és láncreakció elvén működnek. Ezek lényege: egyes nagy rendszámú atommagok, mint például az U235, neutronsugárzás hatására hasadnak. A fizikai folyamat az, mikor a neutron az U235 magba hatolva azt kettéhasítja, s e folyamat során keletkezik:

– hasadásonként 2-3 neutron,
– 2 darab közepes rendszámú elem, amely radioaktív,
– hasadásonként átlagosan 195 megaelektronvolt (MeV) energia, amelynek nagy része hővé alakul.

 

A folyamat termikus, azaz igen kis energiával rendelkező neutronok hatására megy végbe. Vannak olyan hasadóanyagok is, amelyek gyors neutronok hatására hasadnak. Amennyiben biztosítjuk a megfelelő neutronokat, tehát jelen esetben a termikus neutronokat, úgy a folyamat más U235 atommagokon is lejátszódik, létrejön a láncreakció.

A napjainkban működő atomreaktorok túlnyomó hányada a termikus neutronok okozta maghasadáson alapul, így ezeket az atomreaktorokat termikus atomreaktoroknak nevezzük. Minden termikus atomreaktor az alábbi főbb részeket tartalmazza:

– Aktív zóna: a hasadóanyag itt található kötegelt formában. Egy fűtőelem-köteg, több, úgynevezett elemi fűtőszálból épül fel, amely urán-dioxid formájában tartalmazza a hasadóanyagot 3-90% közötti dúsításban. A kibányászott természetes urán csupán 0,7%-ban tartalmazza az U235 hasadóanyagot, a többi U238.

– Moderátor: ez szükséges a maghasadás során keletkező gyors – nagy energiájú – neutronok lelassítására, azaz termalizálására. A moderátor legtöbb esetben jól tisztított víz, egyes természetes uránnal működő reaktoroknál nehézvíz. A gyors neutronok a víz hidrogén atommagjaival ütközve vesztik el energiájukat.

– Hűtőközeg: feladata a maghasadás során keletkező hőenergia szállítása. Az atomreaktorok túlnyomó többségében a hűtőközeg és a moderátor közös, azaz a könnyűvíz, de ismeretesek gázhűtésű (CO2) reaktorok is.

– Szabályzó és biztonságvédelmi rudak: jó neutronelnyelő anyagból, például bórkarbidból készülnek. Feladatuk a reaktor teljesítmény-viszonyainak szabályozása, adott esetben a reaktor gyors leállítása.

A reaktorok teljesítményét az időegységre eső maghasadások számával jellemezhetjük, ez egyenes arányban van a reaktor által szolgáltatott hőteljesítménnyel.


Hozzászólások

ugrás az oldal tetejére