Pembangkit listrik nuklir ngedhunake energi sing dibebasake dening fisi lan dilebokake kanggo drive generator sing ngasilake listrik. Senadyan daya nuklir nyumbang mung watara 20 persen saka listrik sing diprodhuksi ing Amerika Serikat, kapasitas nuklir negara kasebut minangka negara paling dhuwur - 101 gigawatt ing taun 2010.
Komponen Umum Daya Nuklir
Reaktor nuklir nduweni komponen iki umum:
Bahan bakar - Uranium, sing radioaktif, bijih logam abot, minangka bahan bakar paling umum kanggo reaktor nuklir. Sawise proses pengayaan, uranium dadi bahan bakar sing akeh banget.
Reaktor nuklir komersial mbutuhake ewu kilogram bahan bakar uranium sing enriched supaya bisa dioperasikake. Pembangkit listrik tenaga nuklir sipil ing AS tuku kira-kira 50 yuta kilogram bahan bakar uranium (setara U3O8) saben taun, mayoritas teka saka luar negeri.
Uranium ditambang ing lokasi ing donya, utamane ing Kazakhstan, Kanada, Australia, lan Afrika. Amerika Serikat kalebu ing 10 prodhuksi uranium.
Control Rods - Diprodhuksi saka bahan nyerep neutron kayata kadmium, hafnium, utawa boron, rod kontrol dicithak utawa ditarik saka inti kanggo ngontrol laju reaksi utawa kanggo nolak yen perlu.
Moderator - Material ing inti reaktor sing nyebabake neutron sing dibebasake saka fisi supaya bisa nyebabake fisi luwih akeh.
Moderator biasane biasa (cahya) banyu, nanging uga banyu abot (D20) utawa grafit.
Coolant - Cairan utawa gas sing montor mabur kanggo mindhahake panas kasebut. Ing reactors banyu cahya, moderator banyu uga fungsi minangka coolant utami.
Penahanan - Reaktor nuklir dibungkus ing struktur konkrit sing dikuatake kanggo nyegah radioaktivitas supaya ora bisa minggat.
Proses Dasar Nuklir Energi
Fisika nuklir banget teknis, nanging proses dhasar kanggo ngasilake tenaga listrik karo daya nuklir yaiku:
Inti reaktor ngasilake panas lan radioaktif ing proses sing disebut fisi, sing umum dikenal minangka pisah atom. Nang inti reaktor yaiku bahan bakar nuklir uranium. Minangka inti saka pamisah uranium, ngetokaké neutron. Nalika neutron nyerang atom uranium liya, nukleus uga pamisah, ngetokake neutron kanggo nyerang atom liya, nyebabake luwih akeh fisi. Pamisah atom sing terus-terusan iki minangka reaksi berantai.
Panas saka reaksi fisi sing dikontrol digunakake kanggo ngasilake uap saka banyu, kanthi langsung kaya ing reaktor banyu sing nggodhok (BWR), utawa sacara ora langsung ing reaktor banyu tekanan (PWR), sing ngandhut generator uap.
Uap drive turbin sing nguwaosi generator.
Generator mrodhuksi listrik sing disebarake menyang kisi daya.
Jenis Reaktor Nuklir
Sakliyane, macem-macem jinis reaktor nuklir digunakake. Nanging, jinis sing paling umum yaiku reaktor banyu tekanan (PWR) lan reaktor banyu sing nggodhok (BWR), sing diklasifikasikake minangka reaktor banyu cahya. Ing Amerika Serikat, PWR lan BWR mung minangka rong jinis pembangkit listrik tenaga nuklir komersial ing operasi.
- Reaktor banyu sing nggodhok (BWR) - Ing reaktor iki, fisi ngasilake panas sing ngeculake banyu ing inti reaktor. Uap saka kakuwatan banyu sing nggodhok turbin sing ndorong generator kanggo ngasilake listrik. Reaktor ing negara Fukushima Naiishi, Jepang sing rusak nalika gempa lan tsunami ing Maret 2011 yaiku BWR.
- Reaktor banyu pressurized (PWR) - Reaktor jinis iki paling umum kanggo ngasilake energi. Iku nggunakake banyu minangka regan lan moderator, agen sing mbantu ngontrol kacepetan. Ing sistem pendingin utamane tertutup banyu, sing dipanasake dening energi termal saka fisi nalika ngliwati inti, ditahan ing tekanan dhuwur lan mulane ora mendidih. Steam diprodhuksi ing daur ulang sekunder lan dipigunakaké kanggo ngowahi turbin sing ngasilake generator listrik.
- CANDU lan reaktor sing diresiki kanthi bobot banyu - Desain iki nggunakake banyu abot minangka moderator. Banyu sing abot - kanthi deuterium ngganti rong atom hidrogen - minangka moderator ngirunake neutron ing proses fisi lan ngidini panggunaan uranium alam, tinimbang uranium minangka bahan bakar.
- Reaktor modul reregetan - Reaktor suhu dhuwur sing nggunakake helium pendingin lan bahan bakar encased ing lingkungan grafit lan silikon karbida kanggo njamin pambusakan fisi produk lan resistance kanggo meltdown.