ما هو الحرج في محطة الطاقة النووية؟

انها ليست كارثية كما يبدو

فعندما يعمل مفاعل تقطيع الذرات في محطة طاقة نووية بشكل طبيعي ، يقال إنه "حاسم" أو في حالة "حرجة".

قد يبدو استخدام مصطلح "الحرجة" غير بديهي كطريقة لوصف الحياة الطبيعية. في اللغة اليومية ، غالباً ما تصف الكلمة المواقف المحتملة للكوارث. ومع ذلك ، في سياق الطاقة النووية ، تشير "الحرجة" إلى أن المفاعل يعمل بأمان.

الحرجة هي دولة متوازنة

تستخدم المفاعلات النووية قضبان وقود اليورانيوم - أنابيب معدنية طويلة ، نحيلة ، زركونيوم تحتوي على كريات من المواد القابلة للانشطار - لتوليد الطاقة من خلال الانشطار. الانشطار هو عملية تقسيم نوى ذرات اليورانيوم لإطلاق النيوترونات التي بدورها تنقسم أكثر من الذرات وتطلق المزيد من النيوترونات. تعني الحرجة أن المفاعل يسيطر على تفاعل متسلسل انشطاري متواصل ، حيث يقوم كل حدث انشطار بنشر عدد كاف من النيوترونات للحفاظ على سلسلة من التفاعلات المستمرة.

في الحالة المتوازنة للحرجة ، تنتج قضبان الوقود داخل المفاعل النووي وتفقد عددا ثابتا من النيوترونات ، ونظام الطاقة النووية مستقر.

ينتج الانشطار قدرًا كبيرًا من الطاقة في شكل حرارة وإشعاع عاليين جدًا. لهذا السبب يتم إيواء المفاعلات في هياكل مغلقة تحت قباب خرسانية سميكة مدعومة بالمعادن. تستغل محطات توليد الطاقة هذه الطاقة والحرارة لإنتاج البخار لدفع المولدات التي تنتج الكهرباء.

السيطرة على الحرجة

عندما يبدأ المفاعل ، يتم زيادة عدد النيوترونات ببطء بطريقة مضبوطة. تستخدم قضبان التحكم الممتصة النيوترونية في قلب المفاعل لمعايرة إنتاج النيوترون. تصنع قضبان التحكم من عناصر امتصاص النيوترونات مثل الكادميوم ، البورون ، أو الهافنيوم.

كلما انخفضت القضبان في قلب المفاعل ، كلما ازداد امتصاص النيوترونات وقل الانشطارية. يقوم الفنيون بسحب قضبان التحكم أو خفضها إلى قلب المفاعل ، اعتمادًا على ما إذا كان الإنتاج النتروني والقوة أكثر رغبة أو أقل.

في حالة حدوث عطل ، يمكن للفنيين عن بعد التحكم في قضبان التحكم في قلب المفاعل لامتصاص النيوترونات بسرعة وإيقاف التفاعل النووي .

ما هو فوق الحرجية؟

عند بدء التشغيل ، يتم وضع المفاعل النووي لفترة وجيزة في حالة تنتج المزيد من النيوترونات أكثر من المفقودة. وتسمى هذه الحالة بحالة "فوق الحرج" ، مما يسمح لزيادة عدد النترونات وزيادة القدرة على إنتاجها. عندما يتم الوصول إلى إنتاج الطاقة المطلوب ، يتم إجراء تعديلات لوضع المفاعل في حالة حرجة تدعم توازن النيوترون وإنتاج الطاقة. في بعض الأحيان ، مثل إيقاف الصيانة أو إعادة التزود بالوقود ، توضع المفاعلات في حالة "دون الحرج" بحيث ينخفض ​​إنتاج الطاقة من النيوترون والطاقة.

وبعيدًا عن الحالة المزعجة التي يُطلق عليها اسمها ، فإن الحرجة هي حالة مرغوبة وضرورية لمحطة طاقة نووية تنتج تيارًا ثابتًا وثابتًا من الطاقة.