כור גרעיני – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
הרחבה: שתי מערכות שחלוף חום
Matanyabot (שיחה | תרומות)
מ בוט החלפות: לעיתים, אנרגיית
שורה 12:
[[ליבת כור גרעיני|ליבת הכור]] היא אזור אטום שבו מתרחש התהליך הגרעיני. בתוך הליבה מסודר ה[[דלק גרעיני|דלק הגרעיני]], בדרך כלל בצורת מוטות באופן כזה שנוצר תהליך ביקוע מבוקר הנמשך זמן רב ושניתן לשלוט על עוצמתו. בנוסף למוטות הדלק נמצאים בליבה מוטות של חומר המסוגל לקלוט [[נייטרון|נייטרונים]] וכך להאט את תגובת השרשרת. מידת החדירה של מוטות הבקרה לחללים שבין מוטות הדלק קובעת את הספק הכור. הכנסה מלאה עוצרת את תגובת השרשרת ומכונה "כיבוי" של הכור. דוגמה לחומרים בולעי נייטרונים הם [[בור (יסוד)|בור]] ו[[גרפיט]].
 
ליבת הכור מוגנת על ידי שכבת [[עופרת]] ושכבת [[בטון]] עבה, לעתיםלעיתים עד עובי של מטר, על מנת להבטיח שהליבה לא תיפגע באסונות טבע או התקפות. פגיעה באטימות הליבה תגרום לחשיפה של חומרי הדלק לאוויר ולפיזור של [[חומר רדיואקטיבי|חומרים רדיואקטיביים]] לסביבה.
 
===נוזל הקירור===
האנרגיה הרבה הנוצרת בתהליך הביקוע מועברת אל מחוץ לליבה באמצעות [[נוזל קירור]] שסוגו משתנה על פי סוג הכור הגרעיני. נוזל הקירור משמש לקירור ליבת הכור ולהסעת החום הנוצר אל מחוץ לליבה, בנוסף משמש נוזל הקירור גם להאטת ה[[נייטרון|נייטרונים]] על מנת ליעל את התהליך הגרעיני. נוזל הקירור הפשוט והזול ביותר הוא [[מים]], אך לעתיםלעיתים קרובות משתמשים בכורים גרעיניים ב[[מים כבדים]] שבהם מחליף [[איזוטופ]] ה[[מימן]] [[דאוטריום]] את מקומו של המימן הרגיל. מים כבדים מאטים את הנייטרונים ומגדילים את יעילות התגובה הגרעינית בליבה. השימוש במים כבדים מגביר את יעילות הכור מכיוון שהמים הכבדים בולעים פחות נייטרונים מאשר מים רגילים.
 
נוזל הקירור הזורם במעגל סגור בתוך הליבה רדיואקטיבי ביותר. קיימים מנגנוני הגנה רבים על מנת למנוע מנוזל הקירור לצאת מהליבה. דליפה של נוזל קירור מהמחזור הרדיואקטיבי מכונה [[דליפה גרעינית]]. מחסור בנוזל קירור יכול לגרום לעלייה מהירה של טמפרטורת הליבה עד כדי [[התכה|התכתה]].
שורה 22:
בכור גרעיני קיימות בדרך כלל שתי מערכות שחלוף חום:
# המערכת הראשונה לשחלוף החום אופיינית לכורים גרעיניים בלבד. נוזל הקירור הבא במגע ישיר עם הדלק הגרעיני בליבת הכור הוא רדיואקטיבי ביותר ולא ניתן להשתמש בו מחוץ לליבה, ועל כן הוא אינו משמש להנעת הטורבינות באופן ישיר ואינו מוצא מחוץ לכור. החום מועבר בין נוזל הקירור הרדיואקטיבי לנוזל אחר (בדרך כלל מים רגילים), ללא מגע בין הנוזלים עצמם. משחלפי החום מורכבים ממערכת צינורות דקים שבהם זורם נוזל הקירור הרדיואקטיבי, מסביב לצינורות אלו זורמים מים נקיים ההופכים ל[[קיטור]] עקב החום. הקיטור שנוצר משמש להנעת [[טורבינה|טורבינות]] של תחנות כח ולייצור חשמל, בעוד המים הרדיואקטיבים שהתקררו חוזרים אל הליבה לחימום מחדש.
# השלב השני בשחלוף החום אינו ייחודי לכור גרעיני; הוא דרוש בכל [[מנוע חום]]. על פי העקרון המיושם ב[[מנוע קרנו]], העומד בבסיס [[החוק השני של התרמודינמיקה]], יעילותו של מנוע חום (המוגדרת כשיעור אנרגיתאנרגיית החום שהפכה לעבודה מכנית) היא (לכל היותר) כמידת הפרש הטמפרטורות ליחידת מסה בין הזורם החם (המניע את הטורבינות) לבין הזורם הקר (הנקי, שחוזר לדוד הקיטור). על כן, דרוש הפרש טמפרטורות מינימילי בין שני הזורמים - אחרת המנוע ייעצר; אולם רצוי גם שהפרש זה יהיה גבוה, כדי להגדיל את יעילות המערכת. שחלוף החום בשלב השני מתבצע ב'''מעבה''' {{אנ|Condenser (heat transfer)}}, המעביר את חום הגז הנפלט בלחץ נמוך מהטורבינה, אל נוזל קירור שלישי. הגז מתעבה למים, החוזרים אל הדוד לצורך חימום מחדש לקיטור; ואילו נוזל הקירור שקלט את החום, נשאב אל מחוץ לכור ונפלט אל הסביבה.
 
בשל הצורך בכמות רבה של מים זמינים, בנויות תחנות כח גרעיניות פעמים רבות סמוך ל[[חוף ים]].
 
===הדלק הגרעיני===
[[דלק גרעיני|הדלק הגרעיני]] מיוצר בדרך כלל מהיסוד [[אורניום]], ולעתיםולעיתים מ[[פלוטוניום]] או יסודות כבדים יותר. [[איזוטופ]] האורניום המשמש לתגובת שרשרת בדלק גרעיני הוא האיזוטופ אורניום-235 היותר נדיר והפחות יציב מאורניום-238. [[אורניום 235]] נמצא בכמויות מעטות מאוד בטבע אך הוא תוצר של כורים גרעיניים. בכורים גרעיניים מסוג [[קנדו (כור גרעיני)|קנדו]] מתוצרת [[החברה לאנרגיה אטומית של קנדה]] משתמשים באורניום טבעי. זאת לעומת בכורים מתוצרת [[ארצות הברית]] ואחרים, משתמשים ב[[אורניום מועשר|אורניום שהועשר]] לפני הכנסתו לכור. היסוד פלוטוניום לא קיים בטבע והוא תוצר של כורים גרעיניים מיוחדים מסוג "[[כור דוגר]]" המשמשים בעיקר ליצור פלוטוניום מאורניום ולא לצורך יצור אנרגיה. תוצרי הפסולת של הדלק הגרעיני הם יסודות כבדים (אורניום, פלוטוניום, עופרת) מזוהמים ביותר בקרינה רדיואקטיבית. תוצרי פסולת אלו רעילים מאוד.
 
הצורה בה מכניסים את הדלק לכור היא בצורת מוטות גדולים, בצורה זו החום הנוצר בתוך המוטות עובר בצורה מרבית לנוזל הקירור. כאשר מוציאים את הדלק הגרעיני מהכור מוטות הדלק קורנים בצבע כחול מתכתי, קרינה זו נקראת [[קרינת צ'רנקוב]].