Co się dzieje w reaktorze?

Tomasz Rożek

|

MGN 05/2011

publikacja 08.04.2011 11:24

Po trzęsieniu ziemi w Japonii najwięcej mówiło się o elektrowni jądrowej w Fukushimie. Kataklizm spowodował, że reaktory, jakie w niej pracowały, zostały uszkodzone. No właśnie, jak działa reaktor jądrowy?

Jak działa REAKTOR JĄDROWY Jak działa REAKTOR JĄDROWY
MAPKA STUDIO MG/ŹRÓDŁO: INTERNET

Reaktor, a właściwie jego rdzeń, to miejsce, gdzie zachodzą reakcje jądrowe. To tutaj duże jądra atomów uranu rozrywane są (rozszczepiane) na dwa lub trzy mniejsze. Każdemu takiemu procesowi towarzyszy wydzielanie sporej ilości energii. Niewielka jej część wykorzystywana jest do rozszczepiania kolejnych dużych jąder uranu. Większość jest „przerabiana” na prąd elektryczny.

JAK SIĘ „ROBI” PRĄD?
We wszystkich reaktorach energia pochodzi z rozszczepienia jądra atomowego. Tę energię trzeba jak najszybciej odebrać, bo z niej ma być wyprodukowany prąd elektryczny. Może to wyglądać na przykład tak, że miejsce, w którym dochodzi do rozszczepień, obmywane jest wodą. Woda mocno się podgrzewa, a następnie pod wysokim ciśnieniem kierowana jest na turbiny. Turbiny z kolei, kręcąc się jak dynamo w rowerze, produkują prąd elektryczny. Woda odbiera energię powstałą w reaktorze i równocześnie go schładza. Wiele elementów elektrowni jądrowej wygląda i działa podobnie jak w elektrowni węglowej. Z tą tylko różnicą, że w elektrowni węglowej energia podgrzewająca wodę pochodzi ze spalania węgla, a w reaktorze atomowym z rozszczepienia jąder atomu.

GDZIE TU HACZYK?
Skoro reaktor to tak prosta konstrukcja, skąd w takim razie cała dyskusja o jego bezpieczeństwie? Dlaczego mówi się, że elektrownia jądrowa jest tak skomplikowana? Zasada działania reaktora jądrowego jest naprawdę prosta. Niestety, wybudowanie urządzenia funkcjonującego prawidłowo już takie banalne nie jest. Wyzwań jest naprawdę sporo. Ilość energii, jaka powstaje we wnętrzu reaktora, jest ogromna. A to oznacza, że konstrukcja musi być bardzo odporna na temperaturę i na olbrzymie ciśnienie. Trzeba też bardzo dobrze zaprojektować system chłodzenia po to, żeby sprawnie odbierał energię, jaka powstaje w reaktorze. Poza tym pierwiastki powstające po rozszczepieniu jądra atomu są bardzo radioaktywne. I promieniowanie, jakie powstaje przy okazji, w dużych ilościach jest dla człowieka zabójcze.

GDZIE SCHOWANO REAKTOR?
Po to, by reaktor działał prawidłowo, trzeba zainstalować sporo urządzeń. Na przykład takie, które będzie regulowało jego moc. Trzeba kontrolować reaktor, żeby reakcje w nim nie zachodziły ani za szybko, ani za wolno. Czasami chcemy, by elektrownia produkowała więcej prądu, a czasami nie musi działać z pełną mocą. Dobrze, że prawie wszystkie elementu elektrowni mają swoje systemy awaryjne, zapasowe. Na wypadek, gdyby się coś popsuło. I w końcu ostatni element, który powoduje, że elektrownie są duże i masywne. Reaktory atomowe, a może jeszcze bardziej to, co się w nich znajduje, czyli paliwo jądrowe, mogłoby paść celem terrorystów. Dlatego elektrownie jądrowe muszą być szczególnie dobrze zabezpieczone. W nowych elektrowniach reaktory umieszcza się w bunkrach, a te ukrywa pod specjalnymi kopułami. Są one tak grube i mocne, że wytrzymają nawet uderzenie samolotu pasażerskiego. To na wypadek, gdyby komuś przyszło do głowy zrobić zamach podobny do tego, jaki miał miejsce w 2001 roku w Nowym Jorku, gdzie porwane samoloty pasażerskie wbiły się w World Trade Center.

CO SIĘ STAŁO W FUKUSHIMIE?
Ten artykuł pewnie w ogóle by nie powstał, gdyby w jednej z japońskich elektrowni, w wyniku potężnego trzęsienia ziemi, nie doszło do uszkodzenia układu chłodzącego w reaktorze. Chłodzenie reaktora to bardzo ważna sprawa. Gdy działa źle, albo wcale, w jego wnętrzu niebezpiecznie szybko rośnie ciśnienie. Tak samo jak ciśnienie pod pokrywką garnka z gotującą się wodą. Aby ciśnienie nie rozerwało reaktora, można zrobić tylko dwie rzeczy. Albo jak najszybciej naprawić chłodzenie (by obniżyć temperaturę we wnętrzu reaktora). Albo co jakiś czas lekko uchylać „pokrywkę”. Wypuszczając nadmiar pary, obniżamy ciśnienie. Operatorzy elektrowni w Fukushimie robią i jedno, i drugie. Co jakiś czas otwierają wentyl bezpieczeństwa (lekko uchylają pokrywkę) i starają się naprawić system chłodzenia. Co by się stało, gdyby reaktorów nikt nie chłodził? Rdzeń reaktora mógłby się stopić. Temperatura w jego wnętrzu wzrosłaby tak bardzo, że całe urządzenie, wykonane z bardzo grubej stali, po prostu by się stopiło. Choć konstruktorzy reaktorów są przygotowani na taką ewentualność, nikt by jej sobie nie życzył.

Dostępna jest część treści. Chcesz więcej? Zaloguj się i rozpocznij subskrypcję.
Kup wydanie papierowe lub najnowsze e-wydanie.