Princip funkce jaderné elektrárny

Atom je základní částicí hmoty, která se skládá z jádra obklopeného elektrony. Jádro je složeno z protonů a neutronů. V reaktoru jaderné elektrárny se pomocí neutronů štěpí jádra uranu a přitom se uvolňuje energie. Při zásahu jádra uranu 235 neutronem se jádro rozpadne na dva nebo více částí (odštěpků). Odštěpky se vzájemně odpuzují, a proto se od sebe vzdalují velkou rychlostí.

Popis fyzikálního štěpení uranu 235

Atom je základní částicí hmoty, která se skládá z jádra obklopeného elektrony. Jádro je složeno z protonů a neutronů. V reaktoru jaderné elektrárny se pomocí neutronů štěpí jádra uranu a přitom se uvolňuje energie. Při zásahu jádra uranu 235 neutronem se jádro rozpadne na dva nebo více částí (odštěpků). Odštěpky se vzájemně odpuzují, a proto se od sebe vzdalují velkou rychlostí. Při jejich zabrždění v prostředí se pohybová energie mění na energii tepelnou.

Při jednom štěpení se rovněž uvolní 2-3 neutrony. Aby došlo k rozštěpení dalšího jádra uranu některým z neutronů s co největší pravděpodobností, musí být rychlost těchto neutronů snížena. To se děje pomocí moderátoru, kterým je u reaktoru VVER chemicky upravená demineralizovaná voda (chladivo).

Při štěpení jader vzniká ionizující záření, které je absorbováno v samotném palivu, v chladivu, v konstrukčních materiálech primárního okruhu a ve stínění.

Popis funkce jaderné elektrárny s tlakovodním reaktorem

Prostorové uspořádání jednotlivých zařízení primárního okruhu je znázorněno v příloze. V aktivní zóně reaktoru se přeměňuje jaderná energie uranu 235 pomocí řízené štěpné reakce na energii tepelnou. Aktivní zóna se skládá z palivových souborů (kazet) tvořených palivovými proutky, které obsahují palivo (mírně obohacený uran 235). Palivové proutky jsou chlazeny vodou z primárního okruhu, která je zároveň moderátorem. Produkce tepla je dána výkonem aktivní zóny. Rychlé změny výkonu se dosahuje řídicími absorpčními tyčemi (na JE Temelín klastry). Pomalé změny výkonu se dosahuje změnou koncentrace bóru v chladivu. Cirkulaci chladiva v primárním okruhu zajišťují čtyři hlavní cirkulační čerpadla.

Teplo z primárního okruhu se předává přes tepelné výměníky (parogenerátory) do sekundárního okruhu. Stěny trubek parogenerátorů oddělují primární okruh od sekundárního a zabraňují přechodu radioaktivních látek z chladiva primárního okruhu do okruhu sekundárního.

Parogenerátor

Parogenerátor JE Temelín

Voda v sekundárním okruhu se v parogenerátorech na základě tepla získaného z primárního okruhu odpaří a vznikne sytá pára, která pohání turbínu (přeměna tepelné energie v energii mechanickou). Na turbínu je přímo připojen generátor (přeměna mechanické energie v energii elektrickou). Po průchodu turbínou je pára odváděna do kondenzátoru, kde se ochlazuje a přeměňuje ve vodu. Chlazení kondenzátorů je zajištěno vodou z chladicího cirkulačního okruhu elektrárny. Voda, která kondenzátorům teplo odebírá, je odváděna do chladicích věží, ze kterých je zbytkové teplo odváděno do ovzduší. Elektrická energie vyrobená v generátoru se přenáší do sítě vysokého napětí. Po zvýšení napětí (blokovými transformátory) z 24 kV na 400 kV je elektrická energie odvedena do rozvodny Kočín, která se nachází jižně od elektrárny ve vzdálenosti asi 5 km.

V příloze naleznete Schéma JE Temelín a Řez jadernou elektrárnou s tlakovodním reaktorem.