Πυρηνικός αντιδραστήρας
Ο πυρηνικός αντιδραστήρας είναι μια μηχανή που χρησιμοποιεί τη σχάση για την παραγωγή θερμότητας. Υπάρχουν διάφορα σχέδια που χρησιμοποιούν διαφορετικά καύσιμα. Τις περισσότερες φορές, το ουράνιο-235 ή το πλουτώνιο-239 είναι τα κύρια συστατικά αυτών των καυσίμων.
Οι περισσότεροι πυρηνικοί αντιδραστήρες χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Στα πυρηνικάεργοστάσια η θερμότητα από τις αντιδράσεις σχάσης στον αντιδραστήρα μετατρέπει το νερό σε ατμό. Ο ατμός χρησιμοποιείται στη συνέχεια για την τροφοδοσία ηλεκτρικών στροβίλων που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Όπως και με άλλες ατμομηχανές, οι στρόβιλοι παίρνουν ενέργεια από την κίνηση του ατμού.
Ορισμένοι αντιδραστήρες χρησιμοποιούνται για άλλους σκοπούς. Ορισμένοι αντιδραστήρες παράγουν νετρόνια για την επιστημονική έρευνα και άλλοι παράγουν ραδιενεργά ισότοπα. Ορισμένα πανεπιστήμια διαθέτουν μικρούς πυρηνικούς αντιδραστήρες για να διδάσκουν στους φοιτητές πώς λειτουργούν οι αντιδραστήρες.
Ο πρώτος πυρηνικός αντιδραστήρας κατασκευάστηκε το 1942 από μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Ενρίκο Φέρμι. Αυτό ήταν μέρος του προγράμματος Μανχάταν, το οποίο χρειαζόταν το καύσιμο από τον αντιδραστήρα για την κατασκευή της ατομικής βόμβας. Ο πρώτος πυρηνικός αντιδραστήρας που παρήγαγε ηλεκτρική ενέργεια ήταν ένας μικρός πειραματικός αντιδραστήρας που κατασκευάστηκε στο Άινταχο το 1951. Παρήγαγε μόλις αρκετή ηλεκτρική ενέργεια για τέσσερις λαμπτήρες.
Η κατασκευή πυρηνικών αντιδραστήρων είναι δαπανηρή λόγω των πολλών χαρακτηριστικών ασφαλείας που πρέπει να διαθέτουν. Υπάρχει επίσης πρόβλημα με την τεράστια ποσότητα ραδιενεργών αποβλήτων από τους αντιδραστήρες. Ωστόσο, παράγουν ηλεκτρική ενέργεια φθηνά και δεν μολύνουν τον αέρα. Έχουν συμβεί σοβαρά ατυχήματα σε αρκετούς πυρηνικούς αντιδραστήρες: Windscale (Ηνωμένο Βασίλειο) 1957, Mayak (ΕΣΣΔ) 1957, Three Mile Island (ΗΠΑ) 1979, Chernobyl (ΕΣΣΔ) 1986 και Fukushima (Ιαπωνία) 2011. Οι ανησυχίες για την ασφάλεια περιόρισαν την ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας. Υπάρχουν περίπου 437 αντιδραστήρες σε όλο τον κόσμο, οι οποίοι παρέχουν περίπου το 5% της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας.
Αντιδραστήρας με ψύξη υπερκρίσιμου νερού.
Πυρηνικός αντιδραστήρας και σταθμός παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας Three Mile Island
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Ερ: Τι είναι ένας πυρηνικός αντιδραστήρας;
A: Ένας πυρηνικός αντιδραστήρας είναι μια μηχανή που χρησιμοποιεί τη σχάση για την παραγωγή θερμότητας. Διαφορετικά σχέδια χρησιμοποιούν διαφορετικά καύσιμα, συχνά ουράνιο-235 ή πλουτώνιο-239, και τα περισσότερα χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Ερ: Πώς ένας πυρηνικός αντιδραστήρας παράγει ηλεκτρική ενέργεια;
Α: Στους πυρηνικούς σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας η θερμότητα από τις αντιδράσεις σχάσης στον αντιδραστήρα μετατρέπει το νερό σε ατμό, ο οποίος τροφοδοτεί τους ηλεκτρικούς στροβίλους που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Οι στρόβιλοι παίρνουν ενέργεια από την κίνηση του ατμού.
Ερ: Ποιους άλλους σκοπούς εξυπηρετούν ορισμένοι αντιδραστήρες;
Α: Ορισμένοι αντιδραστήρες παράγουν νετρόνια για την επιστημονική έρευνα και άλλοι παράγουν ραδιενεργά ισότοπα. Ορισμένα πανεπιστήμια διαθέτουν μικρούς πυρηνικούς αντιδραστήρες για να διδάσκουν στους φοιτητές πώς λειτουργούν οι αντιδραστήρες.
Ερ: Ποιος κατασκεύασε τον πρώτο πυρηνικό αντιδραστήρα;
Α: Ο πρώτος πυρηνικός αντιδραστήρας κατασκευάστηκε το 1942 από μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Ενρίκο Φέρμι στο πλαίσιο του προγράμματος Μανχάταν, το οποίο χρειαζόταν καύσιμα από τον αντιδραστήρα για να κατασκευάσει μια ατομική βόμβα.
Ερ: Πότε χρησιμοποιήθηκε ο πρώτος πυρηνικός αντιδραστήρας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας;
Α: Ο πρώτος πυρηνικός αντιδραστήρας που χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ήταν ένας μικρός πειραματικός αντιδραστήρας που κατασκευάστηκε στο Αϊντάχο το 1951 και παρήγαγε αρκετή ηλεκτρική ενέργεια για τέσσερις λάμπες.
Ερ: Γιατί είναι ακριβή η κατασκευή τους;
Α: Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες είναι ακριβοί στην κατασκευή τους λόγω όλων των χαρακτηριστικών ασφαλείας που πρέπει να συμπεριληφθούν.
Ερ: Ποια προβλήματα προκύπτουν με τη χρήση τους;
Α: Υπάρχει επίσης πρόβλημα με τις τεράστιες ποσότητες ραδιενεργών αποβλήτων που παράγονται από αυτούς τους αντιδραστήρες, καθώς και με τα σοβαρά ατυχήματα σε διάφορες τοποθεσίες ανά τον κόσμο, όπως το Windscale (Ηνωμένο Βασίλειο) το 1957, το Mayak (ΕΣΣΔ) το 1957, το Three Mile Island (ΗΠΑ) το 1979, το Τσερνομπίλ (ΕΣΣΔ) το 1986 και η Φουκουσίμα (Ιαπωνία) το 2011, τα οποία έχουν προκαλέσει ανησυχία για την ασφάλεια και περιορισμένη ανάπτυξη σε αυτόν τον τομέα παραγωγής ενέργειας.
