Միջուկային էլեկտրակայաններն օգտագործում են էներգիան, որը թողարկվում է ֆիզիոթերապիայի միջոցով եւ օգտագործվում է էլեկտրաէներգիա արտադրող գեներատորներ վարելու համար: Թեեւ միջուկային հզորությունը նպաստում է Միացյալ Նահանգներում արտադրվող էլեկտրաէներգիայի միայն 20 տոկոսին, սակայն երկրի միջուկային ներուժը ցանկացած այլ երկրի ամենաբարձրն է `101 գիգավատ 2010 թվականին:
Միջուկային էներգիայի ընդհանուր բաղադրիչները
Միջուկային ռեակտորները ունեն ընդհանուր բաղադրիչներ.
Վառելիք - Ուրանի, ռադիոակտիվ, ծանր մետաղական հանքաքար, միջուկային ռեակտորների համար առավել տարածված վառելիքն է: Հարստացման գործընթացից հետո ուրանը դառնում է շատ կենտրոնացված վառելիք:
Առեւտրային միջուկային ռեակտորը պահանջում է հազարավոր ֆունտ հարստացված ուրանի վառելիքի գործարկումը: ԱՄՆ-ում քաղաքացիական ատոմակայանները տարեկան ստանում են մոտ 50 միլիոն ֆունտ ուրան (U3O8 համարժեք) վառելիք, որոնց մեծ մասը արտերկրից է:
Ուրանն արտադրվում է աշխարհում, հիմնականում Ղազախստանում, Կանադայում, Ավստրալիայում եւ Աֆրիկայում: ԱՄՆ-ն ուրանի 10 լավագույն արտադրողներից է:
Վերահսկիչ վահանակներ - Նեյտրոնային կլանող նյութից, օրինակ, կադմիումից, հուսնիումից կամ բորից, պատրաստված կամ հեռացվում են առանցքային բաղադրամասերից, վերահսկելու համար ռեակցիայի արագությունը կամ անհրաժեշտության դեպքում դադարեցնելու համար:
Մոդերատոր - Նյութը ռեակտորային միջուկում, որը դանդաղեցնում է նյույտոնը, որը թողարկվում է ֆիզիոթերապեւտից, ուստի ավելի մեծ թափոններ են առաջացնում:
Մոդերատորը սովորաբար սովորական (թեթեւ) ջուր է, բայց կարող է լինել ծանր ջուր (D20) կամ գրաֆիտ:
Coolant - հեղուկ կամ գազ, որը շրջանառվում է միջուկով, ջերմությունից փոխանցելու համար: Թույլ ջրային ռեակտորներում ջրի մոդերատորը գործում է որպես առաջնային հովացման համակարգ:
Զսպման ռեժիմներ - Միջուկային ռեակտորներ ներկառուցված են խիտ երկաթբետոնե կառույցներում `ռադիոակտիվության կանխարգելումը մթնոլորտից փախչելու համար:
Միջուկային էներգիայի հիմնական գործընթացը
Միջուկային ֆիզիկա շատ տեխնիկական է, սակայն միջուկային էներգիայի էլեկտրաէներգիայի արտադրության հիմնական գործընթացը հետեւյալն է.
Ռեակտորային միջուկը արտադրում է ջերմություն եւ ռադիոակտիվություն, գործընթացում, որը կոչվում է ֆիզիկա, որը հայտնի է որպես ատոմային պառակտման: Ռեակտորի միջուկում ներառում է ուրանի միջուկային վառելիք: Քանի որ ուրանի պակասի միջուկները նիտրոններ են թողարկում: Երբ նեյտրոնները հարվածում են այլ ուրանի ատոմներին, այդ ճառագայթները նաեւ բաժանվում են, ազատելով իրենց նեյտրոնները `հարվածելու այլ ատոմների, առաջացնելով ավելի թուլություն: Այս շարունակական ատոմային պառակտումը շղթայական ռեակցիա է:
Հսկվող բաժանման ռեակցիաների ջերմությունը օգտագործվում է ջրի գոլորշի արտադրության համար, ինչպես ուղղակիորեն, ինչպես եռացող ջրի ռեակտորում (BWR) կամ անուղղակիորեն, ինչպես ճնշված ջրի ռեակտորում (PWR), որը պարունակում է գոլորշի գեներատոր:
Գոլորշիկը քշում է մի տուրբին, որը զորացնում է գեներատորը:
Գեներատորը արտադրում է էլեկտրաէներգիա, որը բաժանվում է էլեկտրական ցանցին:
Միջուկային ռեակտորի տեսակները
Աշխարհում օգտագործվում են միջուկային էներգիայի ռեակտորների տարբեր տեսակներ: Այնուամենայնիվ, ամենատարածված տեսակները ճնշում են ջրի ռեակտորները (PWR) եւ եռացող ջրային ռեակտորներ (BWR), որոնք դասակարգվում են որպես թեթեւ ջրային ռեակտորներ: Միացյալ Նահանգներում PWR- ը եւ BWR- ն առեւտրային միջուկային կայանների միակ երկու տեսակն են:
- Եռման ջրի ռեակտոր (BWR) - Այս տեսակի ռեակտորի մեջ ֆիզիումը առաջացնում է ջերմություն, որը ջուր է լցնում ռեակտորի միջուկում: Գոլորշի ջուրը տատանում է գեներատոր, որը արտադրում է էլեկտրաէներգիա: 2011 թ. Մարտին երկրաշարժի եւ ցունամիի հետեւանքով վնասված ճապոնական Fukushima Naiishi գործարանի ռեակտորները BWR են:
- Ճնշումային ջրային ռեակտոր (PWR) - Այս տեսակի ռեակտորը ամենատարածված էներգիան արտադրելու համար է: Այն օգտագործում է ջուրը որպես հովացման եւ մոդերատոր, որը օգնում է վերահսկել արագությունը: Ջերմային էներգիայի ջերմությունը, որը ջերմություն է ստանում ջերմությունից, անցնում է միջուկը միջուկից անցնելուց հետո, պահվում է բարձր ճնշման տակ եւ, այնուամենայնիվ, չի բարկանում: Steam- ը արտադրվում է երկրորդային հովացման հանգույցում եւ օգտագործվում է էլեկտրական գեներատոր տանող տուրբինների հզորության համար:
- CANDU եւ ծանր ջրի հսկման ռեակտորներ - Այս նախագծերը օգտագործում են ծանր ջուր, որպես մոդերատոր: Ծանր ջուրը, դեոթերիում, փոխարինելով երկու ջրածնային ատոմների `որպես մոդերատոր, դանդաղեցրեց նեյտրոնները ֆիզիոլոգիական գործընթացում եւ թույլ է տալիս օգտագործել բնական ուրանի օգտագործումը ոչ թե հարստացված ուրանը որպես վառելիք:
- Նավաբեկության անկյունաձեւ մոդուլային ռեակտոր - բարձր ջերմաստիճանի ռեակտոր, որը օգտագործում է հելիումի հովացման համակարգը եւ վառելիքը, որոնք ներկված են գրաֆիտի եւ սիլիկոնային կարբիդի ոլորտներում, ապահովելու համար թաղման արտադրանքի խցանումը եւ հալեցման դիմադրությունը: