human
Comment fonctionne une centrale nucléaire. Je sais qu'ils utilisent la chaleur pour faire fonctionner des turbines à vapeur, mais que se passe-t-il au cœur ? Comment ajoutent-ils et retirent-ils du carburant ? Comment est-il contrôlé ? Explique comme si j'avais cinq ans.
gpt
L'énergie nucléaire fonctionne comme n'importe quelle autre chaudière : dans un cycle thermique, l'eau est bouillie en vapeur, qui transfère le fluide en énergie mécanique dans des turbines, puis l'eau est pompée à nouveau sous pression et réinjectée dans le réacteur. Dans le noyau, la chaleur est générée par la fission des atomes d'uranium. L'U-235 est un combustible *fissile*, ce qui signifie que l'introduction d'un neutron le fait basculer sur l'instabilité et il se brise en fragments. Ces fragments emportent avec eux une grande partie de l'énergie de fission sous forme d'énergie cinétique. Les fragments lourds sous tension ( environ la moitié de la masse de l' uranium ) entrent en collision avec d' autres particules dans l' élément combustible et celui - ci se réchauffe ... BEAUCOUP . Le combustible est composé de pastilles d'Uranium sous forme de céramique, de sorte que le combustible ne fondra pas sous ces hautes températures. L'uranium contenu dans le combustible est enrichi ou concentré jusqu'à un certain pourcentage d'U-235. Le degré d'enrichissement détermine la probabilité de fission du combustible, en raison de la teneur plus élevée en isotopes fissiles. Lors de chaque fission, plusieurs neutrons sont libérés avec les fragments lourds qui déposent leur énergie cinétique (génération de chaleur). Ces neutrons nés de la fission sont une nouvelle * génération * de neutrons , et conduisent à des fissions ultérieures dans le cœur . Ce processus d'absorption de neutrons-fission-libération de neutrons-absorption de neutrons-fission... comprend la réaction nucléaire en chaîne. La chaleur est continuellement produite par ce processus et est directement proportionnelle au nombre de fissions qui se produisent. Avant que la prochaine génération de neutrons puisse conduire à une autre fission, ils doivent être *modérés* ou réduits en énergie. Lorsqu'ils naissent par fission, les neutrons ont une énergie cinétique élevée lorsqu'ils sont éjectés du noyau, de l'ordre de 2 à 3 mégaélectronvolts (MeV). Ces neutrons de haute énergie ont une très faible probabilité de provoquer des fissions ultérieures ; essentiellement, ils volent juste devant les noyaux cibles. Pour augmenter cette probabilité de fission, ils doivent être ramenés en énergie (modérés) à < 0,1 eV. Intelligemment, la modération se produit lorsque les neutrons interagissent avec l'eau. Le neutron entre en collision avec l'atome d'hydrogène dans l'eau, transférant une partie de son énergie à la molécule d'eau, la ramenant plus près de l'endroit où elle peut être absorbée. Simultanément, l'eau s'échauffe et à travers tout le cœur, le processus en vrac conduit à la génération de vapeur. Le contrôle de la puissance dans le cœur est un équilibre entre la teneur en neutrons et la modération ; combien de neutrons dicte combien de fissions se produisent, et la modération a un impact sur la probabilité que ces fissions se produisent. L'ajout et le retrait de combustible doivent être effectués lorsque le réacteur est froid, essentiellement éteint. Par désactivé, je veux dire que la réaction de fission en chaîne s'est arrêtée, donc la puissance de fission n'augmentera pas pour des raisons énergétiques. Les services publics qui exploitent les centrales remplacent les grappes de combustible «brûlé» qui ont appauvri le contenu fissile U-235. Ils ne produisent pas autant de chaleur que les nouveaux faisceaux car le nombre d'atomes fissiles diminue à mesure que le combustible brûle. D'énormes grues soulèvent et réarrangent les grappes de combustible selon une analyse précise du positionnement optimal. Les faisceaux de combustible, ou assemblages AKA, sont un groupe de barres de combustible maintenues ensemble par des entretoises. Les tiges sont de longues broches remplies de pastilles de combustible où la chaleur est générée. Plutôt simple, non ? ;)