نیروگاه اتمی در واقع یک بمب اتمی است که به کمک میله‌های مهارکننده و خروج دمای درونی بوسیله مواد ‏خنک کننده مثل آب و گاز ، تحت کنترل در آمده است. اگر روزی این میله‌ها و یا پمپهای انتقال دهنده مواد ‏خنک کننده وظیفه خود را درست انجام ندهند، سوانح متعددی بوجود می‌آید و حتی ممکن است نیروگاه نیز ‏منفجر شود، مانند فاجعه نیروگاه چرنوبیل شوروی سابق.

دید کلی

طی سالهای گذشته اغلب کشورها به استفاده از این نوع انرژی هسته‌ای تمایل داشتند و حتی دولت ایران 15 ‏نیروگاه اتمی به کشورهای آمریکا ، فرانسه و آلمان سفارش داده بود. ولی خوشبختانه بعد از وقوع دو حادثه ‏مهمتری میل آیلند (Three Mile Island) در 28 مارس 1979 و فاجعه چرنوبیل (Tchernobyl) در روسیه ‏در 26 آوریل 1986، نظر افکار عمومی نسبت به کاربرد اتم برای تولید انرژی تغییر کرد و ترس و وحشت از ‏جنگ اتمی و به خصوص امکان تهیه بمب اتمی در جهان سوم، کشورهای غربی را موقتا مجبور به تجدید نظر در ‏برنامه‌های اتمی خود کرد.










‏

ساختار نیروگاه اتمی

نیروگاه اتمی از مواد مختلفی شکل گرفته است که همه آنها نقش اساسی و مهم در تعادل و ادامه حیات آن را دارند. ‏این مواد عبارتند از:

ماده سوخت

ماده سوخت متشکل از اورانیوم طبیعی ، اورانیوم غنی شده ، اورانیوم و پلوتونیم است. که سوختن اورانیوم بر ‏اساس واکنش شکافت هسته‌ای صورت می‌گیرد.‏

نرم کننده‌ها

‎‏نرم کننده‌ها موادی هستند که برخورد نوترون های حاصل از شکست با آنها الزامی است و ‏برای کم کردن انرژی این نوترون ها به کار می روند. زیرا احتمال واکنش شکست پی در پی به ازای ‏نوترون های کم انرژی بیشتر می شود. آب سنگین (D₂O) یا زغال سنگ (گرافیت) به عنوان نرم کننده نوترون ‏بکار برده می‌شوند.‏

میله‌های مهارکننده

این میله‌ها از مواد جاذب نوترون درست شده‌اند و وجود آنها در داخل راکتور اتمی ‏الزامی است و مانع افزایش ناگهانی تعداد نوترونها در قلب راکتور می‌شوند. اگر این میله‌ها کار اصلی خود را ‏انجام ندهند، در زمانی کمتر از چند هزارم ثانیه قدرت راکتور چند برابر شده و حالت انفجاری یا دیورژانس ‏راکتور پیش می‌آید. این میله ها می توانند از جنس عنصر کادمیم و یا بور باشند.‏

مواد خنک کننده یا انتقال دهنده انرژی حرارتی

این مواد انرژی حاصل از شکست اورانیوم را به خارج ‏از راکتور انتقال داده و توربینهای مولد برق را به حرکت در می آورند و پس از خنک شدن مجدداً به داخل ‏راکتور برمی گردند. البته مواد در مدار بسته و محدودی عمل می کنند و با خارج از محیط رآکتور تماسی ندارند. ‏این مواد می توانند گاز CO₂ ، آب ، آب سنگین ، هلیوم گازی و یا سدیم مذاب باشند.‏

طرز کار نیروگاه اتمی

عمل سوختن اورانیوم در داخل نیروگاه اتمی متفاوت از سوختن زغال یا هر نوع سوخت فسیلی دیگر است. در ‏این پدیده با ورود یک نوترون کم انرژی به داخل هسته ایزوتوپ ²³⁵U عمل شکست انجام می گیرد و ‏انرژی فراوانی تولید می کند. بعد از ورود نوترون به درون هسته اتم ، ناپایداری در هسته به وجود آمده و بعد از ‏لحظه بسیار کوتاهی هسته اتم شکسته شده و تبدیل به دو تکه شکست و تعدادی نوترون می‌شود.

بطور متوسط تعداد نوترونها به ازای هر 100 اتم شکسته شده 247 عدد است و این نوترونها اتمهای ‏دیگر را می‌شکنند و اگر کنترلی در مهار کردن تعداد آنها نباشد واکنش شکست در داخل توده اورانیوم به ‏صورت زنجیره‌ای انجام می‌شود که در زمانی بسیار کوتاه منجر به انفجار شدیدی خواهد شد. در واقع ورود ‏نوترون به درون هسته اتم اورانیوم و شکسته شدن آن توام با انتشار انرژی معادل با ‏‎ Mev‎‏200 میلیون الکترون ‏ولت است.

این مقدار انرژی در سطح اتمی بسیار ناچیز ولی در مورد یک گرم از اورانیوم در حدود صدها هزار مگاوات ‏است. که اگر به صورت زنجیره‌ای انجام شود، در کمتر از هزارم ثانیه مشابه بمب اتمی عمل خواهد کرد. اما ‏اگر تعداد شکستها را در توده اورانیوم و طی زمان محدود کرده به نحوی که به ازای هر شکست ، اتم بعدی ‏شکست حاصل کند شرایط یک نیروگاه اتمی بوجود می‌آید. ‏

نمونه عملی

نیروگاهی که دارای 10 تن اورانیوم طبیعی است قدرتی معادل با 100 مگاوات خواهد داشت و بطور متوسط ‏‏105 گرم ²³⁵U در روز در این نیروگاه شکسته می شود و همانطور که قبلا گفته شد در اثر جذب ‏نوترون بوسیله ایزوتوپ ²³⁹U ، ²³⁸U بوجود می‌آمد که بعد از دو بار انتشار ذرات بتا (‏الکترون) به ²³⁹Pu تبدیل می‌شود که خود مانند ²³⁵U شکست پذیر است. در این عمل 70 گرم ‏پلتونیوم حاصل می‌شود.

ولی اگر نیروگاه سورژنراتور باشد و تعداد نوترونهای موجود در نیروگاه زیاد باشند مقدار جذب به مراتب ‏بیشتر از این خواهد بود و مقدار پلتونیومهای بوجود آمده از مقدار آنهایی که شکسته می‌شوند بیشتر خواهند ‏بود. در چنین حالتی بعد از پیاده کردن میله‌های سوخت می‌توان پلتونیوم بوجود آمده را از اورانیوم و ‏فرآورده‌های شکست را به کمک واکنشهای شیمیایی بسیار ساده جدا و به منظور تهیه بمب اتمی ذخیره کرد.

‏مباحث مرتبط با عنوان

• اورانیوم
  
• اورانیوم غنی شده
  
• انرژی هسته‌ای
  
• بمب اتمی
  
• بمب هسته‌ای
  
• پلوتونیم
  
• توربین مولد برق
  
• جنگ اتمی
  
• جنگ رادیولوژی
  
• راکتور هسته‌ای
  
• سوخت هسته‌ای
  
• ضرورت دستیابی به فناوری هسته‌ای
  
• غنی سازی اورانیوم‏
  
• مواد جاذب نوترون
  
• مواد معدنی اورانیوم و توریم

شبکه به هم پیوسته

شبکه ملی یا فراملی را یک شبکه بهم پیوسته گفته و می تواند سیستم های شبکه ای مختلفی را به هم در سرتاسر کشور ارتباط دهد . شبکه بهم پیوسته می‎تواند انرژی برق را بنحو اقتصادی توزیع نماید . این شبکه می‎تواند در بعضی نقاط به سیستم برق کشورهای همسایه هم متصل گردد .

خارج از شبکه

شبکه های منطقه ای یا استانی و یا شبکه های جزیره ای که به شبکه های مجاور یا شبکه بهم پیوسته سراسری ارتباط و اتصال نداشته باشند .

ولتاژ

اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه از یک مدار را گویند .

ترانسفورماتور

دستگاه ای است جهت افزایش یا کاهش ولتاژ یک مدار الکتریکی.

پست یا ایستگاه برق

محلی است که با مجموعه ای از تاسیسات و تجهیزات برقی شامل ترانسفورماتورها ، کلیدها ، سکسیونرها ، وسایل اندازه گیری ، خطوط ورود و خروج راکتور و کاپاسیتور و بی های مختلف برای انتقال و توزیع برق از آن استفاده می‎شود .

انواع پست از نظر جغرافیائی

1-پست GIS (کمپکت فشرده) : به پستی گفته می شود که عایق استفاده شده در آن گاز SF6 است . یعنی تمام اجزای پست (بریکر - باس‎بار - سکسیونر و …) با فضای آزاد ارتباطی ندارد Gas Isolated Substation و به همین دلیل فضای کمی را اشغال می نماید و سرپوشیده است (indoor)

2-پست متعارف (AIS ): به پستی گفته می شود که کلیه تجهیزات اصلی در فضای باز قرار می گیرند و با توجه به شرایط آب و هوائی سطح اشغال شده توسط آن در مقایسه با پست فشرده بزرگتر است .

3- پست سیار : به پستی گفته می شود که در مواقع اضطراری و به طور موقت با نصب یک ترانسفورماتور سیار در محدوده خطوط انتقال به صورت T-off یا ورود و خروج برق بخشی از مصرف کنندگان تامین می‎گردد .

انواع پست ا ز نظر تجهیزات

1- پست(SS :Switch Station) (کلید خانه) این پست فقط شامل خطوط انتقال و کلید و سکسیونر و راکتور می باشد . مثال : پست رودشور - جلال – تیران و غیره

2- پست( GS :Generator station) یا ( پست بلافصل نیروگاهی) این پست متصل به یک نیروگاه می باشد و به آن دسته از پست هایی اتلاق می گردد که انرژی تولیدی نیروگاه را به شبکه انتقال می‎دهند ، این پست‎ها جزء پست های انتقال نیستند و مالکیت آنها با نیروگاه می باشد .

3- پست های معمولی انتقال و فوق توزیع این پست ها دارای دو یا چند سطح ولتاژ می باشد که توسط ترانسفورماتور به یکدیگرمتصل اند .

نسبت تبدیل

نسبت ولتاژ اولیه به ثانویه (ثالثیه)

حداکثر بار اکتیو( توان موثر)

حداکثر توان حقیقی که از ترانسفورماتورهای پست در طول یکدوره یکساله می گذرد .

حداکثر بار راکتیو( توان غیر موثر)

حداکثر توان راکتیو که از ترانسفورماتورهای پست در طول یکدوره یکساله می گذرد .

ظرفیت پست

ظرفیت نامی یک ایستگاه برق بر اساس مجموع قدرت ظاهری ترانسفورماتورهای نصب شده در آن بر حسب مگاولت آمپر و یا بر اساس ظرفیت حرارتی شینه بر حسب کیلو آمپر می باشد.

ظرفیت راکتور

عبارتست از ظرفیت نصب شده نامی راکتور ، حک شده بر روی پلاک مشخصه آن بر حسب کیلووار یا مگاوار.

ظرفیت خازن

عبارتست از ظرفیت نصب شده نامی هر مجموعه خازنی به کیلووار یا مگاوار که بر روی پلاک مشخصه آن حک شده است .

نسب حداکثر بار به ظرفیت

حداکثر بار اکتیو تقسیم بر (9/0 × جمع ظرفیت ترانس ها ) = نسبت ‎حداکثر بار به ظرفیت

طول مدار

عبارتست از میانگین طول واقعی هادی یک مدار از پست مبدا تا پست مقصد به کیلومتر

طول مسیر

عبارتست از مجموع فاصله دکلهای خط بین دو نقطه مبدا خط و مقصد آن یا اولین پست بعد از پست مبدا به کیلومتر.

نام هادی

نام تجاری – فنی هادی که در خط انتقال مورد استفاده قرار گرفته است .

طول کابل خط

طول تعداد رشته کابل های بکار گرفته شده در طول مسیر

نوع غلاف

جنس غلاف کابل مورد استفاده قرار گرفته شده مسی – آلومینیومی است.

سطح مقطع

سطح مقطع موثر کابل خط زمینی (بر حسب میلیمتر مربع)

جریان مجاز

حداکثر شدت جریانی که هادی در آن زمان به حد حرارتی می رسد . حداکثر جریانی که بدون صدمه زدن به هادی بطور دائمی می تواند از هادی عبور نماید .

تعداد باندل

عبارتست از تعداد هادیهای هر فاز که می تواند 2و3و4 سیم باشد که به وسیله جداساز با فاصله معین وموازی با یکدیگر نگاه داشته می شود و با یکدیگر در ارتباط می‎باشند .

سیم محافظ

سیمی است که معمولاً برای محافظت هادیهای فاز وسایر تجهیزات در مقابل برخورد مستقیم صاعقه مورد استفاده قرار می‎گیرد و در بالاترین قسمت برج نصب می گردد و از طریق برج به زمین اتصال دارد و جنس آنها فولاد گالوانیزه یا با پوشش آلومینیوم و یا از نوع آلومینیوم فولاد است که جدیدا از نوع با هسته فیبرنوری نیز استفاده شود .

کد دیسپاچینگ خط

شماره شناسایی خط بر اساس دستورالعملهای دیسپاچینگ می باشد . در شماره گذاری خطوط انتقال از دو حرف و سه رقم استفاده می گردد که حرف اول و دوم به ترتیب علامت شناسایی پست ابتدا و پست انتهای خط و اولین رقم بعد از حروف شناسایی ، نشان‎دهنده سطح ولتاژ و دو رقم بعدی نشانگر شماره خط می باشند .

خط چند مداره

خطی است که دارای چندین مدار برق با یک ولتاژ یا ولتاژهای مختلف می‎باشد

خط تکمداره

خطی است که تنها یک مدار الکتریکی پست ابتدا را به پست انتها متصل نماید .

برج زاویه ای یا دکل کششی (TensionTower)

دکلی است که زاویه مجاز انحراف خط در آن زیاد است و با توجه به نوع آن می تواند اختلاف کشش در دو طرف را تحمل کند . زنجیره مقره‎ها در امتداد سیم قرار می‎گیرند . از این نوع دکل در مسیر مستقیم یا نقاط زاویه استفاده می شود .

 

برج آویزی یا دکل آویزی (Suspension Tower)

دکلی است که زاویه مجاز انحراف خط در آن از چند درجه تجاوز نمی کند و زنجیره مقره بصورت I یا V تک یا چند تائی می باشد و کشش افقی سیم در دو طرف آن مساوی است .