Come trasformare l'energia nucleare in elettricità

L'energia nucleare è stato utilizzato per produrre energia elettrica dal 1950. Oggi ci sono 104 centrali nucleari negli Stati Uniti che producono il 20% di energia elettrica della nazione. Molti pensano che l'energia nucleare è vitale per il futuro, ma persistono timori circa la sicurezza.

Istruzioni

• Arricchire la naturale dell'uranio 235 (U-235). U-235 è un elemento leggermente radioattivo che è abbastanza comune. Esso contiene una piccola quantità (0,7%) di un'altra forma di uranio, l'isotopo U-238. U-238 è più radioattivo ed emette particelle alfa. Se la concentrazione è abbastanza alta (circa il 3%) questa radiazione inizierà a colpire gli atomi U-235 molto più spesso. Quando questo accade, l'atomo di U-235 divide, liberando energia come calore e 2 o 3 neutroni, che possono quindi colpire e dividere più U-235 gli atomi, continuando il processo (questo fenomeno è chiamato fissione nucleare). Arricchendo U-235 significa di rifinirlo fino a contenere 3% U-238.

• Produrre il U-235 arricchito sotto forma di piccole palline circa 1 pollice lungo e 1/2 pollici di diametro. Montare questi in barre lunghe. Queste canne sono gli elementi di combustibile di una centrale nucleare e verranno inserite in bundle all'interno con gli altri componenti.

• Costruire il reattore nucleare. Il nucleo di un reattore nucleare contiene spazi per le barre di combustibile (dal punto 2) e barre che possono essere sollevate o abbassate, passando tra le barre di combustibile di controllo. Quando le barre di controllo vengono generate, i neutroni emessi dalla fissione degli atomi U-235 saranno sciopero e dividere abbastanza atomi U-235 aggiuntive per rendere la reazione autosufficiente (questo è chiamato una reazione a catena). Se le barre di controllo sono abbassate, assorbono alcuni dei neutroni, rallentando la reazione. Per chiudere il reattore giù completamente, il controllo barre vengono eliminati completamente nel nucleo del reattore.

• Passare i tubi del vapore attraverso il nucleo del reattore. L'acqua viene pompata attraverso questi tubi e il calore prodotto dalla reazione nucleare riscalda l'acqua, trasformandola in vapore. Il vapore si trasforma quindi una turbina molto simili a quelli utilizzati in centrali a carbone ordinario (dove bruciare il carbone è il mezzo di riscaldamento dell'acqua). La turbina gira un generatore elettrico, produzione di energia elettrica.

• Posto tutto all'interno di una struttura di contenimento. La radiazione e il materiale nucleare delle barre di combustibile sono estremamente pericolose se non adeguatamente controllati. Una struttura di contenimento mantiene randagi radiazione fuoriuscita e previene perdite in caso di incidente.

• Consentono di memorizzare le barre di combustibile speso come sono utilizzati in modo sicuro. Anche se una barra di combustibile esaurita non produrrà alcun più elettricità, è ancora pericolosamente radioattivo e rimarrà tale per centinaia o migliaia di anni. Finora, non c'è nessun uso noto per scorie nucleari (tranne fare un cosiddetto "bomba sporca" per diffondere letale di radiazione su una destinazione) e nessun modo per elaborare i rifiuti in una forma meno radioattivo. Fortunatamente, nel corso del tempo, gli scienziati e gli ingegneri hanno ideato metodi estremamente sicuri e sicuri per memorizzare le scorie nucleari.

Consigli & Avvertenze

  • Normale U-235 arricchito non può essere utilizzato per fare una bomba atomica. Per impostare un'esplosione atomica l'uranio deve contenere oltre il 90% U-238.
  • Teoricamente, ci sono altri modi per trasformare l'energia nucleare in elettricità. Il più promettente è fusion, che impone certi tipi di atomi (isotopi di idrogeno ed elio) insieme, liberando molta più energia. Questo metodo non solo sarebbe più efficiente, non produce le scorie nucleari di una reazione di fissione e così. Finora la fusione nucleare controllata è stata conseguita solo in esperimenti di laboratorio.

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