nuklearna elektrana.doc

8/10/2019 nuklearna elektrana.doc

1/23

VELEUILITE U VARADINU

NUKLEARNE ELEKTRANE


2/23


3/23

UVOD

U ovom seminarskom radu pokuat u o!"asnit osnovni prin#ip rada nuk$earne

e$ektrane%& Ra'raditi (u teme kao to su s)ematski prika' rada nuk$earne

e$ektrane te opis I te)niki 'a)t"evi *$avne opreme%Nuk$earna e$ektrana "evrsta termoe$ektrane ko"a kao i'vor ener*i"e koristi top$inu do!ivenu +isi"ama

nuk$earno* *oriva u ,!arem "ednom-nuk$earnom reaktoru% Kao i u ve(ini osta$i)

termoe$ektrana& do!ivena se top$ina koristi 'a proi'vodn"u pare ko"a

pokre(e parnu tur!inu spo"enu nae$ektrini *enerator% Trenutno pomo(u

nuk$earne ener*i"e *eneriramo oko ./0 ukupno proi'vedene e$ektrine ener*i"e u

svi"etu% 1aki pro!o" nuk$earne ener*i"e mo2e se 'a)va$iti n"e'ino" isto(i i *otovo

nikakvim isputan"em stak$enini) p$inova% Do!ro konstruirane nuk$earnee$ektrane poka'a$e su se pou'danima& si*urnima& ekonomski pri)vat$"ivim i

eko$oki do!ro(udnim% Do sada se u svi"etu nakupi$o vie od 3444 reaktor5*odina

rada& pa se skupi$o i potre!no iskustvo u iskoritavan"u nuk$ear ne ener*i"e%%

Insta$irana e$ektrina sna*a svi) nuk$earni) e$ektrana u svi"etu u 6447% !i$a "e

8/9 673 :;& a proi've$e su oko .90 od ukupno proi'vedene e$ektrine ener*i"e%

U ave&ni'vodno od Krko*a& >$oveni"a% ?radn"a e$ektrane Krko 'apoe$a "e .397%&

*$avni pro"ektant !i$a "e amerika tvrtka ?i$!ert Asso#iates& a *$avni i'vo@a i

do!av$"a opreme amerika tvrtka ;estin*)ouse% Reaktor e$ektrane t$akovodno*a

"e tipa%


4/23

O>NOVNI RINBI RADA NUKLEARNE ELEKTRANE

Na""ednostavni"e reeno& nuk$earna e$ektrana "e postro"en"e ko"e pretvara ener*i"u

mase u e$ektrinu ener*i"u% :asa se pretvara u ener*i"u pro#esom ko"i "e opisan

s$avnom Einstein5ovom +ormu$om ECm#6 os$o!o@ena ener*i"a "ednaka "e

konvertirano" masi ,m- puta kvadrat !r'ine svi"et$osti ,#-% Nuk$earne e$ektrane&

e$ektrane na kon#entriranu so$arnu ener*i"u& e$ektrane na *eoterma$nu ener*i"ui

e$ektrane na +osi$na *orima sve s$ini prin#ip rada& "edino "e i'vor top$ine dru*ai"i%

Nuk$earne e$ektrane uo!ia"eno koriste o!o*a(eni uran U568= kao

*orivo%Nuk$earna e$ektrana di"e$i atome urana u $ake e$emente u pro#esu ko"i se

'ove nuk$earna +isi"a& a re'u$tat to* pro#esa "e o*romna ko$iina os$o!o@ene

ener*i"e u o!$iku top$ine% Da !i se os$o!odi$a dovo$"na ko$iina ener*i"e nu2no "e

koristiti moderator nuk$earne reak#i"e i u nuk$earnim e$ektranama ta" moderator "e

teka voda% Teka voda okru2u"e ipke nuk$earno* *oriva te usporava s$o!odne

neutrone i time im pove(ava ansu 'a reak#i"u s reaktivnim atomima U568= pri"e

ne*o i) u$ovi nereaktivni atomurana U568%Teka voda "e do!i$a na'iv po tome

to "e te2a od o!ine vode 'a .40% To "e '!o* to*a "er teka voda sadr2i ve(u

kon#entra#i"u deuteri"a& i'otopa atoma vodika%Kad se do*odi sudar s$o!odno*

neutrona i atom urana U568= do$a'i do #i"epan"a atoma U568= na dva man"aatoma i neko$iko s$o!odni) esti#a u' os$o!a@an"e o*romne ko$iine ener*i"e%

Teka voda ko"a se na$a'i unutar reaktora skup$"a tu ener*i"u u o!$iku top$ine i

prenosi "e do re'ervoara ko"i sadr2i o!inu vodu% O!ina voda tom se pri$ikom

pretvara u paru ko"a pokre(e tur!ine rotora *eneratora e$ektrine ener*i"
http://www.izvorienergije.com/geotermalna_energija.htmlhttp://www.izvorienergije.com/atom.htmlhttp://www.izvorienergije.com/atom.htmlhttp://www.izvorienergije.com/geotermalna_energija.htmlhttp://www.izvorienergije.com/atom.htmlhttp://www.izvorienergije.com/atom.html


5/23

O>NOVNI D1ELOVI NUKLEARNE ELEKTRANE

retvor!a nuk$earne ener*i"e u e$ektrinu ener*i"u odvi"a 'e kro' neko$iko +a'a&'a

svaku tu +a'u potre!ni su ra2$iiti me)ani'mi i ure@a"i% rvi "e korak i'v$aen"e

nuk$earne ener*i"e& po)ran"ene u "e'*rama atoma nuk$earno* *oriva% Nuk$earna

se ener*i"a pretvara u top$insku u nuk$earnom reaktoru& pomo(u $anane

reak#i"e nuk$earne +isi"e% Do!ivena top$inska ener*i"a se 'atim tre!a odvesti i'

reaktora% :e)ani'am odvo@en"a top$ine ovisi o vrsti nuk$earno* reaktora% Na"ve(i

!ro" reaktora ko"i su danas u po*onu su reaktori s vodom pod t$akom ,;R

5 Pressurized water reactor-% U takvo" vrsti reaktora teku(a voda op$aku"e

nuk$earno *orivo i 'a*ri"ava se& te tee prema paro*eneratoru% aro*enerator "e

i'm"en"iva top$ine ko"i odva"a primarni kru* od sekundarno*% Voda potek$a i'reaktora ,voda primarno* kru*a- u$a'i u paro*enerator i *ri"e vodu sekundarno*

kru*a& a 'atim se pomo(u primarni) pumpi vra(a u reaktor%

Voda sekundarno* kru*a& ko"a se s primarnom vodom ne mi"ea& preu'ima n"enu

top$inu kro' sti"enke #i"evi paro*eneratora i vri"e% Nasta$a para se privodi parno"

tur!ini& *d"e preda"e svo"u ener*i"u rotoru tur!ine ,pretvor!a top$inske u

me)aniku ener*i"u-% Rotor tur!ine "e na isto" osovini kao i rotor e$ektrino*

*eneratora& ime se ostvaru"e konana pretvor!a ener*i"e u e$ektrinu% ara

i'a$a i' tur!ine se odvodi u konden'ator& *d"e se )$adi i konden'ira& te se

pomo(u sekundarni) pumpi vra(a u paro*enerator& 'atvara"u(i tako sekundarni

kru*%

NUKLEARNI REAKTOR

Nuk$earna e$ektrana #rpi ener*i"u i' nuk$earni) reak#i"a& u ko"ima od prvotno*

e$ementa nasta"u produkti s ra'$i itim !ro"em protona i neutrona u "e'*rama% Ako

"e'*ra i'otopa kao to "e U68=& tipi no nuk$earno *orivo& apsor!ira neutron& ona

se #i"epa u pro#esu 'vanom nuk$earna +isi"a% Tako nasta"u novi e$ementi a$i i

s$o!odni neutroni ko"i mo*u ponovno !iti apsor!irani% E$ementi kao U& sposo!ni

'a takve reak#i"e se 'ovu +isi"ski materi"a$% Ako "e +isi"skim reak#i"ama os$o!o eno

dovo$"no neutrona& oni okida"u nove reak#i"e& po in"e $an ana reak#i"a ko"a "esamoodr2iva& te se mo2e upotre!$"avati kao 'natan i'vor top$ine% To se do*a a


6/23

nuk$earno *orivo% etrdeseti) *odina +i'i ari su otkri$i da ako se neutroni uspore

do t'v terma$in) !r'ina& "e'*re i) $ake upi"a"u% Fa usporavan"e neutrona se

koriste materi"a$i& moderatori& ko"i usprava"u neutrone a$i i) ne apsor!ira"u% Dva

na"u inkoviti"a moderatora su *ra+it i deuteri"% Takvi reaktori u ko"ima se neutroni

usporava"u 'ovu se terma$ni reaktori% >ama konstruk#i"a ovisi o tipu reaktora& a$i

svi oni ima"u 'a"edni ke osnovne di"e$ove i prin#ip rada% Nuk$earno *orivo se u

reaktoru na$a'i u o!$iku sinterirani)

ta!$eta 'atvoreni) u meta$nim ipkama sa vr$o tankom sti"enkom% To su *orive

ipke ko"e su or*ani'irane u *orive !$okove& ve e e$emente% Kako se +isi"om

os$o!a@a ve$ika ko$ina top$ine& i'me@u *orivi) e$emenata #irku$ira )$adi$o& a po

potre!i se me@u *orive ipke sputa"u kontro$ne ipke naprav$"ene od materi"a$a

ko"i do!ro apsor!ira"u neutrone& t'v 2dera i neutrona% N"i)ovim sputan"em i$i

podi'an"em usporava se i$i u!r'ava reak#i"a +isi"e& ovisno o potre!ama trenutne

proi'vodn"e top$ine% ?orive ipke& kontro$ne ipke i moderator su 'atvoreni u

reaktorsku posudu ko"a "e e$ina i masivna kako !i 'adr2a$a radioaktivnost

unutar se!e%


7/23

Slika 2 Presjek nuklearnog reaktora s oznaenim djelovima


8/23

Slika 3 Gorivni element


9/23

VR>TE NUKLEARNI< REAKTORA

MAGNOX. Di'a"n vu e kori"ene i' Ve$ike Hritani"e u ra'do!$"u.3=/%59.% To "e*ra+itom moderirani& p$inom )$a eni reaktor ko"i kao *orivo koristi prirodni uranov

meta$% ?orive ipke umetnute su u vertika$ne kana$e u "e'*ri i'*ra eno" od*ra+itni) !$okova% Kao )$adi$o se koristi BO6 ko"i #irku$ira i'me u *orivi) ipki& uparo*eneratoru *ri"e vodu i stvara paru 'a tur!inu% Rani"i di'a"ni koristi$i su e$ikokru2en !etonom kao tit& dok kasni"i koriste sami !eton%

AGR. Nas$"ednik :A?NOJ5a& radi na ve im temperaturama temperaturamap$inapa prema tome ima i ve u top$insku iskoristivost i ve u *usto u sna*e&odnosno man"e ukupne trokove% Koristi tako er *ra+it kao moderator%


10/23

AN!". 1edini komer#i"a$ni di'a"n ko"i koristi teku vodu kao moderator&di'a"niran u Kanadi% Koristi neo!o*a eni uranov dioksid kao *orivo& a pun"en"e "emo*u e dok "e u po*onu% Teka voda pod pritiskom #irku$ira me u *orivim ipkamako"e su od #irkoni"eve s$itine Fir#a$$o% otre!na dodatna modera#i"a posti*nuta "etako to su ipke umetnute u konte"ner ko"i ni"e pod pritiskom BALLANDRIA

ispun"en sa tekom vodom% Kontro$a se odvi"a pomo u kadmi"evi) ipaka u#a$$andri"i%

P#R. Nastao u >AD5u& na"raireni"i tip reaktora& koristi o!o*a eni uranov dioksidu Fir#a$$o tu!ama% Voda se koristi i kao )$adi$o i sa doda#ima kao moderator% Krko

spada u tu *rupu reaktora%


11/23

7


12/23

$#R. Tako er nastao u >AD5u& doputa vodi u reaktoru da prok$"u a pa se tavoda direktno koristi 'a pokretan"e tur!ine% Fa)ti"eva dodatnu radi"a#i"sku'atitu tur!ine%

R$M%. Vodom )$a eni& *ra+itom moderirani ruski reaktor& di'a"n pot"e e i'pedeseti) *odina% >asto"i se od ve$ike*ra+itne "e'*re sa neki) .944 vertika$ni)kana$a u ko"ima se na$a'i o!o*a eni uranov dioksid% Voda se u reaktoru na$a'i podt$akom& prok$"u a u parnim #i$indrima te pokre e tur!inu% Ve ina komponenti reaktora"e unutar !etonsko* tita%

TLANIK

T$anik "e naprava ko"om se osi*urava konstantan t$ak primarno* kru*a% U osnovi& to

"e posuda vo$umena 745/4 m8 oprem$"ena *ri"aem sna*e . 5 6 :;% Fa*ri"avan"em


13/23

u t$aniku mo2e se ispariti odre@ena ko$iina vode& ime se podi2e t$ak i spr"eava

isparavan"e u reaktoru%

ARO?ENERATOR

aro*enerator "e naprava ko"a se na$a'i u nuk$earnim e$ektranama s t$akovodnim

reaktorima% oto se u takvim e$ektranama vodi ne doputa k$"uan"e u reaktoru& a

sve"edno "e potre!no proi'vesti paru 'a koriten"e parni) tur!ina& tok vode se di"e$i u

dva kru*a& primarni i sekundarni% rimarnim kru*om tee voda ko"a top$inu

proi'vedenu +isi"ama odvodi i' reaktora i preda"e "e sekundarno" vodi u

paro*eneratoru% Na sekundarno" se strani vodi do'vo$"ava isparavan"e ,to se posti2e

ni2im t$akom sekundarno* kru*a-& te nasta$a para vrti rotore parni) tur!ina%

aro*enerator "e komponenta nuk$earne e$ektrane u ko"o" se odvi"a preda"a top$ine

i' primarno* u sekundarni kru* i isparavan"e sekundarne vode% U don"em di"e$u sena$a'i neko$iko tisu(a U5#i"evi kro' ko"e tee primarna voda% Oko U5#i"evi tee vodasekundarno* kru*a& ko"a s n"i) u'ima top$inu% ara nasta$a vren"em sekundarnevode od$a'i prema *orn"em di"e$u paro*eneratora& *d"e se na$a'e separatori v$a*e&ko"i osi*urava"u da u pari ko"a od$a'i prema tur!inama nema kap$"i#a teku(e vode%

aro*eneratori su ve$ike komponente& mase preko stotinu tona& i visine dvadesetakmetara% Ovisno o sna'i& nuk$earna e$ektrana (e imati odre@en !ro" reaktora% :o2e sere(i da na svaki) tristotin"ak me*avata e$ektrine sna*e e$ektrane do$a'i po "edanparo*enerator% oto su nuk$earne e$ektrane redovito ve$ike sna*e& u pravi$u (e imati!arem dva paro*eneratora%

ARNE TURHINE


14/23

arne tur!ine ko"e se koriste u nuk$earnim e$ektranama su vr$o s$ine onima uk$asinim termoe$ektranama na u*$"en% Ra'$ika posto"i u e$ektranama s t$akovodnimreaktorima& *d"e su tur!ine neto ve(i) dimen'i"a '!o* man"e* t$aka pare%

U svim termoe$ektranama sna*e i'nad stotin"ak :; posto"at (e vie od "edne parnetur!ine% Tur!ine se na$a'e na 'a"edniko" osovini& a ra'$iku"u se po t$aku pare% arai' paro*eneratora& t$aka oko /4 !ar kod t$akovodni)& odnosno oko .=4 !ar kodreaktora s vodom ko"a k$"ua& u$a'e u visokot$anu tur!inu% Nakon pro$aska kro'

visokot$anu tur!inu& t$ak pare "e 'natno ni2i% I' pare se pri"e u$aska u niskot$anutur!inu dodatno separira v$a*a& da !i se spri"ei$a ote(en"a $opati#a tur!ine%Niskot$ane tur!ine su dimen'i"ama ve(e od visokot$ani)& a ovisno o sna'ie$ektrane posto"at (e vie niskot$ani) tur!ina ,mo2e se uvesti i Msredn"aM ra'inat$aka sa sredn"ot$anim tur!inama-%

ELEKTRINI ?ENERATOR

E$ektrini *eneratori u upotre!i u nuk$earnim e$ektranama su na"e(e 75po$nisinkroni *eneratori% E$ektrina sna*a danan"i) nuk$earni) e$ektrana i'nosi od =44do .=44 :; po reaktoru% Na $oka#i"i nuk$earne e$ektrane se mo2e na$a'iti viereaktora& a$i na svaki reaktor do$a'i po "edan *enerator%


15/23

O>TALI D1ELOVI >EKUNDARNO? KRU?AKonden'ator "e i'm"en"iva top$ine u ko"em se para ko"a "e pro$a kro' tur!inekonden'ira& kako !i se mo*$a vratiti u paro*enerator i 'atvoriti sekundarni kru*%>asto"i se od dva di"e$a& od ko"i) "edan pripada sekundarnom& a dru*i ter#i"arnomkru*u% Nakon to svo"u ener*i"u preda u tur!ini& para "e ve( d"e$ominokonden'irana& a t$ak "o" "e redovito man"i od atmos+ersko*% Na ta" se nain i' parei'v$ai maksima$na ko$iina ener*i"e& odnosno pove(ava se +aktor iskoriten"ae$ektrane% Takva mokra para u$a'i u sekundarni dio konden'atora% Ter#i"arnimdi"e$om tee voda i' o!$i2n"e ri"eke i$i mora& ko"a preu'ima preosta$u& neiskoristivutop$inu i odvodi "e i' e$ektrane%


16/23

U primarnom kru*u posto"i neko$iko ras)$adni) pumpi& ovisno o !ro"u ras)$adni)pet$"i% rimarne pumpe su #entri+u*a$no* tipa& po*on"ene asinkronim motorom sna*eoko / :;& te se n"ima voda o)$a@ena u paro*eneratoru vra(a na'ad u reaktor%

>ekundarne pumpe ima"u u$o*u "ednaku onima u termoe$ektranama na u*$"en i$ina+tuG pumpan"e vode i' konden'atora u ispariva& to "e u ovom s$ua"u sekundarnidio paro*eneratora%

:an"e se pumpe koriste na vie m"esta 'a #irku$iran"e ras)$adni) +$uida ko"i odvode

top$inu nasta$u radom ra'ne opreme& na"e(e motora% Te pumpe su pomo(ne&odnosno ne sud"e$u"u direktno u #ik$usu ko"im se proi'vodi e$ektrina ener*i"a%

TIOVI


17/23

%oliina goriva u jezgri1 oko 7, t " za N0 -,,, M#e

O5oga(enje "23+

do +8 Stu'anj djelovanja oko 338


18/23

S&ema elektrane s reaktorom &la enim vrelomvodom

($#R)

!rugi ti' reaktora 'o 5rojnosti 9edinine snage od 3,, do -:,, M#e ;oda is'arava u reaktoru !irektni *iklus mogu(a kontamina*ija tur5ine Mjeavina vode i 'are u 'osudi nia gusto(a snage u

odnosu na P#R ;elika 'osuda sve su kom'onente unutra Regula*ijske i'ke ulaze u jezgru s donje strane Re*irkula*ijske 'etlje omogu(uju regula*iju snage i

odgovaraju(e &la enje goriva

4zved5e kontejnmenta < manji nego P#Rkontejnment aktivna kondenza*ija 'are u5azenima

Nije 'ogodan za nuklearnu 'ro'ulziju z5og 'ostojanjanivoa vode u jezgri 'a je razvijen iskljuivo za'roizvodnju elektrine energije

Ostala svojstva slina kao P#R


19/23

S&ema elektrane s reaktorom &la enim tekom vodom(=#R)

S&ema elektrane s reaktorom &la enim organskom tvari(OR)


20/23

S&ema elektrane s reaktorom &la enim 'linom(GR)

S&ema elektrane s reaktorom &la enim teku(im metalom

(>M?$R)


21/23

S4G"RNOS/ N"%>0ARN4= 0>0%/RANA

Na si*urnost nuk$earne e$ektrane tre!a o!ratiti pose!nu po'ornost dase ne!i desi$enesree kao to su erno!i$

Nuklearna eks'lozija reaktora je onemogu(ena 'rojektom

0misije 'rema van su u normalnom 'ogonu zanemarive

- >i*urnost se u osnovi teme$"i na onemo*u(en"e iren"aradioaktivni) materi"a$a unutar postro"en"a i u oko$i%

- Do ak#identno* isputan"a u*$avnom do$a'i samo ako do e do pre*ri"an"a*oriva

%onzervativan 'rojekt s visokim stu'njem sigurnosti

- >i*urnost nuk$earne e$ektrane se posti2e ni'om m"era u +a'ipro"ektiran"a& *radn"e i ti"ekom po*ona%

;isoki za&tjevi na kvalitetu materijala i ugradnje

!a 5i se 'ostigao siguran 'ogon 'otre5no je1 spri"eiti na*$e poraste sna*e osi*urati odvo en"e ostatne top$ine spri"eiti isputan"e radioaktivno* materi"a$a pospremiti na si*uran nain istroeno *orivo

Osnova @ilozo@ije 'rojektiranja nuklearne elektrane sa stajalitasigurnosti je tzv. o5rana 'o du5ini.

O5rana 'o du5ini 'ret'ostavlja 'ostojanje viestruki& 5arijera zairenje radioaktivnosti i sigurnosni& sustava koji osiguravaju nji&ovune'ro'usnost

$arijere u smislu zatite okolia djeluju serijski jedna nakon druge.

4zgu5ljenu @unk*iju jednog sustava vanog za sigurnostautomatski 'reuzima drugi.

$itni sustavi su u najmanju ruku udvojeni

Sustavi mogu 5iti aktivni ili 'asivni (kako do5ivaju energiju 'otre5nu zaizvravanje sigurnosne @unk*ije)

$arijere moemo razmatrati kao stvarne @izike 5arijere ugra ene unuklearnu elektranu i kao @izike i administrativne mjere koje se'oduzimaju u nuklearnoj elektrani za zatitu ti& 5arijera.


22/23

O5rana 'o du5ini1

?izike 5arijere su1 matri#a nuk$earno* *oriva o!$o*a *orivno* e$ementa primarni ras)$adni kru*

'atitna posuda ,konte"nment-

/e&niki sustavi koji osiguravanju @unk*iju @iziki& 5arijera1 sustav 'a 'atitno )$a en"e "e'*re reaktora sustav 'a o*raniavan"e porasta t$aka u konte"nmentu


23/23

>KLADITEN1E RADIOAKTIVNO? OTADA

ose!nu po'ornost tre!a o!ratiti na sk$aditen"e radioaktivno* otpada &tre!a naravnospomenuti i da "e od$a*an"e nuk$earno* otpada i da$"e na"ve(i i'a'ov kod koriten"a

nuk$earne ener*i"e% Hudu(i da nuk$earne e$ektrane mora"u 'adovo$"avati na"viesi*urnosne standarde in#identi su i'nimno ri"etki% A$i nuk$earni otpad "e potpuno dru*astvar "er otpad osta"e radioaktivan vie stotina& pa i tisu(a *odina% U tom periodupotre!no "e osi*urati si*urno m"esto 'a uvan"e od ist"e#an"a radi"a#i"e i od mo*u(i)kra@a%>amo nuk$earne e$ektrane u >AD5u proi'vedu oko 6%444 tona nuk$earno* otpada*odin"e% To "e ve$ika ko$iina otpada ko"a se mora spremiti na si*uran nain i >ADtrenutno aktivno radi na tome da na@e du*otra"no i si*urno r"een"e ovo* pro!$ema%

Ameriko ministarstvo ener*i"e ,DOE- or*ani'ira$o "e od!or strun"aka sastav$"en od!ivi) kon*resnika& akademika i pos$ovni) $"udi u nadi da (e na(i r"een"e 'a od$a*an"enuk$earno* otpada%

Documents

nuklearna elektrana.doc