1. Kärnklyvning:
* reaktorns hjärta: Processen börjar i reaktorkärnan, där uranbränslestavar genomgår kärnklyvning.
* Kedjereaktion: Neutroner bombarderar uranatomer, vilket får dem att dela och frigöra enorma mängder energi, inklusive värme. Denna process styrs genom användning av kontrollstänger som absorberar neutroner och reglerar hastigheten för fission.
2. Värmeöverföring till den primära kylvätskan:
* Vatten som medium: Värmen som genereras i kärnan överförs till ett primärt kylvätska, vanligtvis vatten under högt tryck (trycksatt vattenreaktor) eller en blandning av vatten och ånga (kokande vattenreaktor).
* Värmeutbyte: Denna primära kylvätska cirkulerar genom reaktorkärnan och absorberar värmen som frigörs genom fission.
3. Värmeöverföring till den sekundära kylvätskan:
* Steam Generation: Den heta primära kylvätskan rinner sedan genom en värmeväxlare och överför sin värme till en sekundär kylvätska, som vanligtvis är vatten i ett separat system.
* Ångproduktion: Denna värme förvandlar det sekundära vattnet till ånga.
4. Steam Turbine Power Generation:
* Energikonvertering: Högtrycksången driver en turbin och omvandlar värmeenergin till mekanisk energi.
* Elproduktion: Turbinen är ansluten till en generator, som omvandlar den mekaniska energin till elektrisk energi.
5. Kylvatten:
* kondensation: Ångan från turbinen riktas till en kondensor, där den kyls av ett tredje vattensystem (kylvatten). Denna process kondenserar ångan tillbaka till flytande vatten.
* Cycle Repetition: Det kondenserade vattnet pumpas sedan tillbaka till värmeväxlaren och slutför cykeln.
Nyckelkoncept:
* ledning: Värmeöverföring genom direktkontakt (t.ex. reaktorkärnan på den primära kylvätskan).
* konvektion: Värmeöverföring genom rörelse av vätskor (t.ex. cirkulationen av den primära kylvätskan).
* Strålning: Värmeöverföring genom elektromagnetiska vågor (även om detta är mindre betydande i en kärnreaktor).
Säkerhet och effektivitet:
* Flera hinder: Kärnkraftverk använder flera skyddslager för att förhindra frisättning av radioaktivitet. Dessa inkluderar inneslutningsstrukturer, nödkylningssystem och flera värmeöverföringslingor.
* Termisk effektivitet: Kärnkraftverk är mycket effektiva när det gäller att omvandla värmeenergi till el, med termisk effektivitet vanligtvis cirka 33%.
Viktig anmärkning: De exakta detaljerna i värmeöverföringsprocessen kan variera något mellan olika reaktorkonstruktioner. De grundläggande principerna för kärnklyvning och värmeväxling förblir emellertid konsekvent.
