¿Qué es la energía nuclear?

1. ¿Qué es la energía nuclear?

Todo en el mundo está formado por átomos, y los átomos están formados por un núcleo y los electrones que lo rodean. Tanto la fusión de núcleos ligeros como la división de núcleos pesados ​​pueden aportar energía, que se denomina energía de fusión nuclear y energía de fisión nuclear, o energía nuclear para abreviar.

La energía nuclear mencionada en este libro se refiere a la energía de fisión nuclear. El combustible de las centrales nucleares mencionadas es el uranio. El uranio es un elemento metálico pesado. El uranio natural está compuesto por tres isótopos:

El contenido de uranio-235 es 0,71

El contenido de uranio-238 es 99,28

El contenido de uranio-234 es 0,0058

El uranio-235 es el único nucleido fácilmente fisionable en la naturaleza.

Cuando un neutrón bombardea el núcleo de un átomo de uranio-235, el núcleo puede dividirse en dos núcleos más ligeros, produciendo dos o tres rayos de neutrones al mismo tiempo, y liberando energía. Si el neutrón recién creado choca contra otro núcleo de uranio-235, se desencadenará una nueva fisión. En una reacción en cadena, se libera energía continuamente.

¿Cuánta energía se libera en la fisión del uranio-235? Recuerde un número:

La energía liberada por 1 kilogramo de uranio-235 es equivalente a la energía liberada al quemar 2.700 toneladas de carbón estándar.

2. Principio del reactor nuclear

El reactor es el diseño clave de la central nuclear, y la reacción en cadena de la fisión nuclear se encuentra entre ellos. Existen muchos tipos de reactores, entre los cuales los reactores de agua a presión son los más utilizados en las centrales nucleares.

El reactor de agua a presión debe disponer primero de combustible nuclear. El combustible nuclear se fabrica cargando pequeñas bolitas de dióxido de uranio sinterizado del tamaño de un dedo en tubos de aleación de circonio y ensamblando más de 300 tubos y bolitas de aleación de circonio para formar un conjunto combustible. En la mayoría de los componentes hay un conjunto de barras de control que controlan la fuerza de la reacción en cadena y el inicio y el final de la reacción.

El reactor de agua a presión utiliza agua como refrigerante, que fluye a través del conjunto combustible impulsado por la bomba principal. Después de absorber la energía térmica generada por la fisión nuclear, sale del reactor y entra en el generador de vapor. , donde el calor se transfiere al lado secundario del agua, convirtiéndolos en vapor y enviándolo a generar electricidad, mientras que la temperatura del propio refrigerante principal disminuye. La bomba principal devuelve el refrigerante principal del generador de vapor al reactor para su calentamiento. Este canal de circulación de refrigerante se denomina circuito primario y el regulador de voltaje mantiene y regula la alta presión del circuito primario.

3. ¿Qué es una central nuclear?

Las centrales eléctricas de carbón utilizan carbón y petróleo para generar electricidad, las centrales hidroeléctricas utilizan agua para generar electricidad y las centrales nucleares son nuevos tipos de centrales eléctricas que utilizan la energía contenida en los núcleos atómicos para generar electricidad. Las centrales nucleares se pueden dividir a grandes rasgos en dos partes: una es una isla nuclear que utiliza energía nuclear para generar vapor, incluido un dispositivo reactor y un sistema de circuito primario, la otra es una isla convencional que utiliza vapor para generar electricidad, incluida una turbina; sistema generador.

El combustible utilizado en las centrales nucleares es el uranio. El uranio es un metal pesado. El combustible nuclear elaborado a partir de uranio se fisiona en un dispositivo llamado "reactor" para producir grandes cantidades de energía térmica, lo que se hace mediante agua a alta presión, creando vapor en un generador de vapor. El vapor impulsa la turbina de gas para que gire con el generador, generando electricidad continuamente y transportándola en todas direcciones a través de la red eléctrica. Este es el principio de funcionamiento de la central nuclear con reactor de agua a presión más común.

En los países desarrollados, la energía nuclear se ha desarrollado durante décadas y se ha convertido en una fuente de energía madura. La industria nuclear de China tiene una historia de más de 40 años y ha establecido un sistema de ciclo del combustible nuclear bastante completo, que incluye exploración geológica, minería, procesamiento y reprocesamiento de componentes. Ha construido varios tipos de reactores nucleares, tiene muchos años de experiencia en gestión y operación de seguridad y cuenta con un equipo con total experiencia y sólida tecnología. La construcción y operación de centrales nucleares es una tecnología compleja. Actualmente, China ha podido diseñar, construir y operar sus propias centrales nucleares. La central nuclear de Qinshan fue diseñada y construida por nuestro país.

4. ¿Qué es una central nuclear?

La electricidad es producida por centrales eléctricas. Sabemos que existen centrales térmicas que queman carbón o petróleo, centrales hidroeléctricas que generan energía hidroeléctrica y algunos dispositivos de generación de energía pequeños o experimentales que utilizan energía eólica, energía solar, energía geotérmica, energía de las mareas, energía de las olas y biogás para generar. electricidad. La central nuclear es un nuevo tipo de central eléctrica que depende de la energía contenida en los núcleos atómicos para generar electricidad a gran escala.

El combustible utilizado en las centrales nucleares es el uranio. El uranio es un metal pesado.

El combustible nuclear hecho de uranio se fisiona en un dispositivo llamado "reactor" para producir una gran cantidad de energía térmica, que luego es transportada por agua a alta presión, producida en un generador de vapor y enviada en todas direcciones a través de la red eléctrica. Este es el principio de funcionamiento de la central nuclear con reactor de agua a presión más común.

5. ¿Qué es la radiactividad?

Hace unos 100 años, los científicos descubrieron que algunas sustancias pueden emitir tres tipos de rayos: rayos alfa (alfa), rayos beta (beta) y γ ( luz de gama.

Investigaciones posteriores demostraron que los rayos alfa son un flujo de partículas alfa (núcleos de helio) y los rayos beta son un flujo de partículas beta (electrones), denominadas colectivamente radiación de partículas. Asimismo, existen rayos impactantes, rayos cósmicos y más. Los rayos gamma son ondas electromagnéticas con longitudes de onda más cortas llamadas radiación electromagnética. Cosas similares incluyen radiografías, etc.

Las * * * características de estos rayos son: 1. Tienen cierta capacidad de penetrar materiales; 2. No pueden ser detectados por los cinco sentidos humanos, pero pueden hacer que las películas fotográficas sean sensibles; Se irradian sobre algunas sustancias especiales. Pueden emitir fluorescencia visible. 4. Se producirá ionización al atravesar materiales.

Los rayos X tienen un cierto impacto en los organismos vivos principalmente a través de la ionización.

La radiación no da miedo. Los alimentos que comemos, las casas en las que vivimos e incluso nuestros cuerpos contienen sustancias que emiten radiación. Todos estamos expuestos a dosis de radiación cuando usamos gafas de visión nocturna, nos hacemos radiografías, volamos y fumamos. Sin embargo, dosis excesivamente altas de agentes radiactivos pueden provocar efectos nocivos para la salud.

Dos unidades de medida de la radiactividad

6. ¿Qué es un reactor?

Un reactor nuclear es capaz de mantener y controlar reacciones en cadena de fisión nuclear para conseguir energía nuclear y Dispositivo de conversión de energía térmica.

El reactor de agua a presión utilizado en las centrales nucleares tiene una gruesa carcasa cilíndrica de acero con varias entradas y salidas en la cintura, denominada recipiente a presión. La vasija de presión del reactor de agua a presión de 900 MW tiene 12 metros de altura, 3,9 metros de diámetro y un espesor de pared de aproximadamente 0,2 metros.

Dentro del recipiente a presión se encuentra el núcleo del reactor, que está compuesto por conjuntos de combustible y conjuntos de barras de control. El agua fluye entre ellos. El agua desempeña aquí dos funciones: una es reducir la velocidad de los neutrones, haciéndolos fácilmente absorbidos por los núcleos de uranio-235, y la otra es quitarles el calor. Un reactor de agua a presión de 900 MW está generalmente equipado con 157 conjuntos combustibles, que contienen alrededor de 80 toneladas de dióxido de uranio.

La parte superior del recipiente a presión está equipada con un mecanismo de accionamiento de la barra de control. Al cambiar la posición de la barra de control, se realizan el arranque y la parada (incluida la parada de emergencia) y el ajuste de potencia.

7. ¿Qué es un accidente nuclear?

En términos generales, cuando se produce un accidente en una instalación nuclear (como una central nuclear), que provoca una fuga de materiales radiactivos y expone a los trabajadores y al público a una radiación superior o equivalente al límite prescrito, se llama accidente nuclear. Está claro que la gravedad de los accidentes nucleares puede variar en un amplio rango. Para tener un estándar unificado de comprensión, los incidentes con importancia para la seguridad en instalaciones nucleares se clasifican internacionalmente en siete niveles.

Como se puede observar en la tabla, sólo los niveles 4-7 se denominan "accidentes". Los accidentes superiores al nivel 5 requieren la implementación de planes de emergencia fuera del sitio. Han ocurrido tres veces en el mundo, incluido el accidente de Chernobyl en la Unión Soviética, el accidente de Windskel en el Reino Unido y el accidente de Three Mile Island en los Estados Unidos. .

Referencia:

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