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Comment fonctionne une centrale nucléaire.Je sais qu'ils utilisent la chaleur pour exécuter des turbines à vapeur, mais que se passe-t-il sur le cœur ?Comment ajoutent-ils et retirent-ils du carburant ?Comment est-il contrôlé ?Expliquez comme si j'avais cinq ans.
gpt
L'énergie nucléaire fonctionne par la fission (fractionnement) des atomes d'uranium-235 avec des neutrons.Chaque atome que les fissions libère un peu de chaleur et, en moyenne, 2,5 nouveaux neutrons.Cela signifie qu'il peut s'agir d'un processus exponentiel, générant rapidement beaucoup d'énergie.Le noyau nucléaire dans la plupart des centrales électriques (c'est-à-dire les réacteurs à eau sous pression ou les réacteurs à eau bouillonnant) est fait de tiges d'uranium à faible teneur en enrichis.Cela signifie que la quantité de l'isotope U-235 est passée de <1% (uranium naturel) à 5% (le reste est U-238, qui ne fait pas de fission).En augmentant le niveau, cela signifie qu'ils peuvent utiliser de l'eau ordinaire comme un «modérateur». Le modérateur aide à maintenir la réaction en ralentissant les neutrons produits par la fission U-235 - les fissions U-235 plus facilement à partir de neutrons plus lents, quiCela signifie que vous en avez besoin pour continuer une réaction.(Les raisons en sont intéressantes mais peut-être un peu au-delà de l'expliquer à un niveau ELI5, alors prenez-le sur la foi qu'être dans l'eau améliore la réaction. Notez que ce type de réacteur, celui qui utilise de l'eau ordinaire, s'appelleUn réacteur "eau légère", pour le distinguer des réacteurs qui utilisent "l'eau lourde" - l'oxyde de deutérium. De tels réacteurs ne nécessitent pas d'enrichir le carburant, mais ne sont généralement pas aussi bons à des fins de pouvoir.) Dans une bombe nucléaire, vous voulez unRéaction nucléaire qui libère toute l'énergie très, très rapidement.Dans un réacteur, vous ne voulez pas cela, évidemment.Vous voulez une réaction qui passe de zéro à "assez grand" assez rapidement, mais reste plus ou moins constant.La façon d'atteindre cette constance passe à la fois par l'ingénierie du réacteur afin qu'il soit plus difficile pour qu'il fisse comme un fou (il existe différentes façons de le faire), mais aussi à travers les tiges de contrôle.Ce sont des tiges constituées de substances qui absorbent facilement les neutrons, comme le cadmium ou le bore.Ainsi, une façon de penser à un réacteur est une machine à produire des neutrons.Vous voulez une bonne «économie de neutrons», où vous avez suffisamment de neutrons pour maintenir la réaction, mais pas tellement de neutrons qu'il devient incontrôlable.L'utilisation de tiges de commande est le principal moyen de la manière de la composer directement de l'économie des neutrons, soit la composition de la composition ou de la baisse.Il existe d'autres astuces d'ingénierie pour obtenir des réactions plus efficaces de moins de carburant, comme avoir des matériaux de neutrons entourant le carburant.En raison de toute cette fission, le réacteur génère beaucoup de chaleur.Selon le type de réacteur (c'est-à-dire le réacteur à eau sous pression ou le réacteur à eau bouillonnant), la chaleur est siphonée hors du noyau de diverses manières, puis transformée en vapeur, puis passée à travers une turbine.Pour ajouter et éliminer le carburant, vous arrêtez toute la réaction (insérez toutes les tiges de commande).Ensuite, vous avez une machine automatisée à distance qui élimine ces tiges de carburant.Tout cela se déroule sous l'eau, car après avoir été à l'intérieur du réacteur pendant une durée appréciable, les tiges de carburant deviennent très radioactives.Les tiges sont ensuite transportées (encore une fois, toujours sous l'eau) dans une piscine de carburant épuisée séparée (généralement près du bâtiment des réacteurs), où ils sont assis pendant environ 5 ans environ.Cela leur permet de se débarrasser du pire de leur rayonnement et ils peuvent ensuite être retirés et mettre dans le stockage sec du fût.L'ajout de nouveau carburant n'est pas si grave, car le carburant est à peine radioactif avant qu'il ne soit à l'intérieur d'un réacteur.Ils ont des moyens de retirer les sommets des navires et des machines du réacteur pour insérer les nouvelles tiges de carburant.Dans de nombreuses localités, vous pouvez faire une visite des centrales nucléaires simplement en demandant bien.Je le recommande fortement, car jusqu'à ce que vous le voyiez en personne, il est facile de résumer tout cela dans le simple flux - diagrammes de graphique que vous trouverez sur Wikipedia ou similaires.En personne, ils sont des installations très impressionnantes et très grandes.J'ai pu visiter la centrale nucléaire de la station de Seabrook il y a quelques années et je l'ai trouvé assez intéressante, à la fois en raison de sa taille ainsi que de la banalité ennuyeuse de celle-ci.La plupart des réacteurs nucléaires sont mortels ... ennuyeux et opèrent dans des conditions complètement inintéressant près de 100% du temps, et cela, paradoxalement, les rend en personne un peu intéressantes.