Die Anzahl der Kernkraftwerke hat im Laufe der Jahre zugenommen. Es gibt mehr 400 Kernkraftwerke weltweit ab 2019. Derzeit mehr als 14% der Strom der Welt stammt aus Kernkraftwerken.
2018 wurden allein in den USA Kernkraftwerke erzeugt 807,1 Milliarden Kilowatt von Energie unter Berücksichtigung 20% von der Elektrizität der Nation.
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Wie erzeugen Kernkraftwerke Energie?
Die einfache Antwort ist eine Kernreaktion. Wenn Sie jedoch etwas tiefer graben, werden Sie eine Reihe komplexer Prozesse entdecken, die es uns ermöglichen, Energie aus Kernteilchen zu gewinnen.
Und in diesem Handbuch werden wir gründlich sein!
Es gibt zwei Arten von Kernreaktionen - Kernspaltung und Kernfusion. Wir verwenden Kernspaltung, um Strom aus Kernreaktoren zu erzeugen. Der Grund, warum wir keine Kernfusion verwenden, ist, dass wir nicht über die Technologie verfügen, die ausgereift genug ist, um sie zu transportierenden Prozess sicher und kostengünstig durchführen.
obwohl Forschung ist bereits im Gange um eine nachhaltige Fusion von Energie zu schaffen.
Die aus den Kernreaktionen freigesetzte Energie liegt in Form von Wärme vor.
In Kernkraftwerken wird diese aus den Reaktionen abgegebene Wärme verwendet, um Wasser in überhitzten Dampf umzuwandeln. Dieser Dampf wird dann verwendet, um eine Turbine anzutreiben, die an einen Generator angeschlossen ist.
Während sich die Turbine dreht, beginnt der Generator Energie zu produzieren.
Was ist Kernspaltung und wie funktioniert sie?
Kernspaltung ist der Prozess der Spaltung eines Atoms. Wenn ein Atom gespalten wird, setzt es eine enorme Menge an Energie frei.
Kernkraftwerke, die wir heute nutzen, nutzen diese Energie und wandeln sie in elektrische Energie um.
Ein Atom hat einen Kern und Elektronen, die um ihn kreisen. Der Kern eines Atoms besteht aus Neutronen und Protonen. Der Kern wird durch eine Kraft zusammengehalten, die genannt wird. Starke Kernkraft .
Dies ist die stärkste Kraft in der Natur.
Eine Möglichkeit, diese Kraft zu überwinden und ein Atom zu spalten, besteht darin, den Kern mit einem Neutron zu treffen.
Bei der Kernspaltung verwenden wir Uranatome aufgrund ihrer großen Atomgröße. Die große Größe bedeutet, dass die darin enthaltene Atomkraft nicht so stark ist.
Daher besteht eine größere Wahrscheinlichkeit, dass der Kern gespalten wird.
Ein weiterer Vorteil von Uran ist, dass die Radioaktivität von Uran, obwohl es in der Natur selten ist, einen konstanten Energiefluss liefert. Ein Pfund Uran erzeugt die gleiche Energie wie die von drei Millionen Pfund Kohle .
Bei der Kernspaltung werden hochenergetische Neutronen erzeugt, um die Urankerne zu bombardieren. Durch den Beschuss spaltet sich der Kern der Urankerne.
Dieser Prozess setzt eine große Menge an Energie frei und die Neutronen in den Urankernen werden ebenfalls freigesetzt. Diese Neutronen bombardieren dann mit anderen Uranatomen.
Dieser Prozess führt zu einer Kettenreaktion, bei der jeder Beschuss zu mehr Beschuss führt. Um sicherzustellen, dass diese Kettenreaktion nicht außer Kontrolle gerät, verwenden Kernreaktoren Kontrollstäbe, die Neutronen absorbieren.
Kernspaltung erzeugt Temperatur bis zu 520 ° F 270 ° C in der Mitte des Kernreaktors.
Arten von Kernkraftwerken
Nicht alle Kernkraftwerke sind gleich. Sie ähneln sich in der Art des verwendeten Kernbrennstoffs, unterscheiden sich jedoch in der Art und Weise, wie Wasser erwärmt und in Dampf umgewandelt wird.
Aufgrund dieser Klassifizierung können Kernkraftwerke grob in zwei Teile geteilt werden :
- Siedewasserreaktor BWR
- Druckwasserreaktion PWR
Druckwasserreaktor PWR : Ein Druckwasserreaktor ist der häufigste Typ eines Kernkraftwerks. In der Druckwasserreaktor oder PWR, es gibt zwei Behälter für Wasser.
Der erste Behälter befindet sich im Reaktor und wird mit einem Druckbeaufschlagungsgerät unter Druck gesetzt. Durch Druckbeaufschlagung von Wasser wird der Siedepunkt des Wassers erhöht.
In PWR ist der Druck auf eingestellt 150 MPa wodurch der Siedepunkt liegt 340 ° C . Wasser tritt um in den Reaktor ein 554 ° F 290 ° C und belässt es bei 320 ° C .
Das aus dem Reaktor austretende heiße Wasser wird durch Rohre geleitet, die sich im zweiten Behälter befinden. Das Wasser im zweiten Behälter wird überhaupt nicht unter Druck gesetzt, sodass es zu kochen beginnt, sobald das heiße Wasser durch die Rohre fließt und Dampf erzeugtTurbine drehen.
Siedewasserreaktor BWR : Ein Siedewasserreaktor verwendet nicht den Zweikammeransatz des PWR. Stattdessen ist das Wasser, das durch den Reaktor fließt, dasselbe Wasser, das die Turbine dreht.
Sobald Wasser in den Reaktor gelangt, wird es bei Temperaturen im Reaktor zu Dampf. 285 ° C . Der tatsächliche Wirkungsgrad eines Siedewasserreaktors BWR beträgt um 33-34% .
Vorteile von Kernkraftwerken
Es gibt zahlreiche Vorteile, von Kraftwerken auf der Basis fossiler Brennstoffe zu Kraftwerken mit Kernkraftwerk überzugehen. Wir haben nachfolgend einige aufgeführt :
- Fortschritte beim Scannen und Bergbau haben eine relativ kostengünstige Uranversorgung ermöglicht
- Uran hat eine sehr hohe Energiedichte, die um ein Vielfaches höher ist als das Gewicht fossiler Brennstoffe
- Kernkraftwerke können eine konstante Energieversorgung erzeugen
- Keine Treibhausgasemission
- Hohe Stromerzeugung auf relativ kleinem Raum im Vergleich zu Solar- oder Windalternativen.
Wenn wir uns die Nachteile von Kernkraftwerken ansehen, treten nur zwei auf. Erstens sind die Anschaffungskosten eines Kernkraftwerks sehr hoch und liegen in Milliardenhöhe. Zweitens der radioaktive Abfall, der ein Nebenprodukt von Kernkraftwerken istReaktion.
Fazit
Die Kernenergie ist eine der zuverlässigsten Energieformen, die heute verwendet wird. Im Laufe der Jahre hat die Zahl der Kernkraftwerke weltweit allmählich zugenommen.
VERBINDUNG: NUKLEARE WAFFEN IN KERNKRAFTSTOFF verwandeln
Mit neuen Fortschritten in der Kernenergieforschung wie dem Ersatz von Thorium anstelle von Uran können wir eine stetige Versorgung mit Kernbrennstoffen für die kommenden Zeitalter sicherstellen. Wir forschen auch aktiv an Möglichkeiten zur Entsorgung des Atommülls erstellt von Kernkraftwerken.
Im Wesentlichen können wir ohne Zweifel sagen, dass die Kernenergie hier bleiben wird!