ROZDZIAŁY
Co to jest elektrownia?
Zadaniem elektrowni jest wytwarzanie energii elektrycznej. Najczęściej wytwarza się najpierw ciepło, które ostatecznie zostaje częściowo przemienione w energię elektryczną. W elektrowni konwencjonalnej zasilanej paliwem kopalnym w olbrzymim, prawie stumetrowym kotle spala się węgiel, olej opałowy lub gaz ziemny. Wytworzone w tym procesie ciepło ogrzewa i odparowuje wodę. Para ta o ciśnieniu ok. 17 MPa i temperaturze ok. 53O °C jest doprowadzana do turbiny. Jest to duża maszyna z wałem z osadzonymi na nim łopatkami, na które przepływająca para wywiera nacisk. Jak skrzydła wiatraka pod wpływem wiatru, tak łopatki turbiny obracają się pod wpływem pary wodnej i wprawiają w ruch wielkie dynamo, zwane generatorem. Ten ostatni wytwarza prąd podobnie jak dynamo rowerowe, tyle tylko, że moc jego jest oczywiście znacznie większa - ok. 1000 megawatów, co wystarcza dla zaspokojenia potrzeb dużego miasta. Energia elektryczna z generatora trafia poprzez transformatory i przekaźniki do sieci energetycznej.
Para wodna po przekazaniu swojej energii turbinie staje się chłodna, a jej ciśnienie gwałtownie spada. Aby mogła być ponownie użyta należy ją najpierw skroplić. Następuje to w skraplaczu pary na rurach chłodzonych wodą, skąd, już jako ciecz, jest przepompowywana z powrotem do kotła. Podczas tego cyklu woda chłodząca podnosi swoją temperaturę z 25 °C do 35 °C. Dla oziębienia doprowadzamy wodę chłodzącą do chłodni kominowej i tam rozkraplamy. Drobne kropelki wody opadając w dół komina oziębiają się podgrzewając równocześnie powietrze. W chłodni kominowej powstaje silny ciąg jak w typowym kominie w domach. Oziębiona woda wraca do skraplacza pary. Oczywiście część tej wody ulatnia się w chłodni kominowej na skutek parowania, tworząc widoczne nad nią chmurki. Ubytek wody, wynoszący dla elektrowni o mocy 1300 MW około 1 metr sześcienny na sekundę, jest najczęściej uzupełniany z rzek. W szczególnie korzystnych warunkach można częściowo lub nawet całkowicie zrezygnować z chłodni kominowych, wykorzystując do chłodzenia wodę bezpośrednio z rzek lub mórz.
Czym się różni elektrownia jądrowa od konwencjonalnej?
Dział zatytułowany „Czym się różni elektrownia jądrowa od konwencjonalnej?”W elektrowni jądrowej uzyskujemy energię do wytwarzania pary nie ze spalania paliw kopalnych, lecz z rozszczepiania jąder atomowych. Kocioł zostaje tu zastąpiony reaktorem jądrowym, czyli urządzeniem, w którym jest wytwarzana energia jądrowa. W reaktorze przebiega kontrolowana reakcja łańcuchowa, podczas której rozszczepianych jest jedynie tyle jąder uranu i plutonu, ile w danym momencie potrzeba do produkcji prądu elektrycznego. Schemat stopniowej konwersji energii w elektrowni konwencjonalnej i jądrowej przedstawia poniższy rysunek.
Rozczepienie jądra atomowego jest bardzo wydajną reakcją jądrową. Ilość energii wydzielonej w rozszczepieniu jądra atomu uranu przewyższa 50 milionów razy energię chemiczną ze spalenia atomu węgla. Dla porównania bloki o takiej samej mocy 1000 MW w ciągu roku potrzebują 2,5 mln t węgla kamiennego lub 40 t paliwa rozszczepialnego. Węgiel dostarczany do elektrowni konwencjonalnej jest ciągle dowożony, nawet kilkanaście razy w ciągu miesiąca pociągiem o kilkudziesięciu wagonach. Paliwo jądrowe jest dostarczane o wiele rzadziej – zwykle przebywa w rdzeniu reaktora 3 lata.
Elektrownia konwencjonalna produkuje spaliny i żużel liczone w tysiącach ton rocznie, które wprowadzane są do środowiska. Tylko część z nich może być wykorzystana w przemyśle, pozostałe odpady są trujące i trwale szkodliwe. Odpady z elektrowni jądrowej są produkowane w o wiele mniejszych ilościach – kilkadziesiąt metrów sześciennych rocznie. Ponadto ścisły dozór i bardzo wysokie zabezpieczenia powodują, że odpady te, mimo że są szkodliwe, nie mają praktycznie szansy dostać się w normalnych warunkach do środowiska.
Ważnym parametrem jest dyspozycyjność. Ze względu na skomplikowaną procedurę uruchamiania oraz wyłączenia reaktora oraz lepszą wydajność podczas stałego obciążenia elektrownia jądrowa pracuje średnio 8200 godzin w roku, w przeciwieństwie do elektrowni konwencjonalnej pracującej około 6500 godzin rocznie.
Istotne różnice występują również w kosztach budowy i eksploatacji. Konwencjonalna elektrownia cieplna ma niski udział kosztów budowy (1,5 mln € za 1 MW mocy zainstalowanej), natomiast duży paliwa (elektrownie węglowe 40-50%, gazowe 70-80%), co wiąże się z podatnością na fluktuacje cen paliw, a co za tym idzie - końcowymi kosztami wytworzonej energii. W elektrowni jądrowej nakłady inwestycyjne stanowią największy składnik przyszłego kosztu energii. Wiąże się to z zasadą wykorzystywania najlepszej dostępnej technologii - ze względu na okres eksploatacji około 60 lat - oraz licznymi ubezpieczeniami i funduszami. Koszty paliwa stanowią około 10-14%, co powoduje niewrażliwość na ceny na rynku paliw.