Energijo s pomočjo jedrskih reakcij za komercialno rabo pridobivamo že od leta 1954, sedaj pa predstavlja približno 11% svetovno proizvedene energije iz 450 reaktorjev. V Sloveniji iz Nuklearne elektrarne Krško pridobimo okoli 20% energije.

Jedrske elektrarne oziroma jedrske reaktorje delimo glede na moderator, gorivo in hladilni medij. Najpogosteje uporabljen je tlačnovodni reaktor (ang. PWR – pressurised water reactor), med katere sodi tudi reaktor jedrske elektrarne v Krškem. Pa si poglejmo, kako taka elektrarna deluje.

Tehnološki del je razdeljen v tri osnovne termodinamične sklope sistemov: primarni krog, sekundarni krog, terciarni krog. Prva dva kroga sta sklenjena, tretji pa je lahko povezan z zunanjim okoljem.

Primarni krog sestavljajo jedrski reaktor, uparjalniki, reaktorske črpalke, tlačnik in cevovodi.

Toplota, ki se sprošča v sredici reaktorja, segreva vodo, ki v tekoči obliki kroži v primarnem krogu. Toplota vode se preko sten cevi v uparjalnikih prenese na vodo sekundarnega kroga. Reaktorske črpalke omogočajo kroženje vode v primarnem krogu, tlačnik pa vzdržuje tlak in preprečuje vrenje vode.

Vse komponente primarnega kroga so nameščene v zadrževalnem hramu, ki je zgrajen iz debele, ojačane betonske stene in ima nalogo, da tudi v primeru nezgode izolira primarni sistem od okolja. Poleg zadrževalnega hrama varujejo pred širjenjem radioaktivnim snovi v okolje reaktorska posoda, kovinska srajčka, ki obdaja gorivne palice ter kontrolne palice, ki vsebujejo bor, hafnij, kadmij ali druge elemente, ki lahko absorbirajo nevtrone in tako zaustavijo jedrske reakcije.

Sekundarni krog sestavljajo uparjalnik, turbina, generator, kondenzator, napajalne črpalke in cevovodi.

V uparjalniku iz vode sekundarnega kroga nastaja para, ki odteka v turbino. Tukaj se energija pare pretvarja v mehansko energijo. To energijo generator pretvori v električno energijo in jo preko transformatorjev oddaja v elektroenergetsko omrežje. Izrabljena para iz turbine odteka v kondenzator, kjer se v stiku s hladnimi cevmi iz terciarnega kroga spremeni v vodo. Napajalne črpalke jo nato potiskajo iz kondenzatorja nazaj v uparjalnik, kjer ponovno nastaja para.

Terciarni krog sestavljajo kondenzator, hladilne črpalke, hladilni stolp ter cevovodi.

Terciarni krog je namenjen odvajanju toplote, ki je ni mogoče koristno izrabiti za proizvodnjo električne energije in je potreben za hlajenje kondenzatorja.

Hladilne črpalke potiskajo vodo, zajeto v okolici (reka, jezero) v kondenzator ter jo vračajo nazaj v okolico. Pri pretoku skozi kondenzator se voda segreje, saj sprejme toploto izrabljene pare.

Ker segrevanje zajete vode lahko vpliva na biološke lastnosti okolice, upravne omejitve določajo dovoljen prirastek temperature (3°C za NEK) in delež odvzetega pretoka. Hladilni stolpi se uporabljajo le v primeru neugodnih vremenskih razmer (nizka gladina, pretok vode), nekatere elektrarne pa hladilnih stolpov celo nimajo.

Kot zanimivost si lahko ogledate zemljevid vseh jedrskih elektrarn na svetu, ki prikazuje tudi vrste ter zmogljivosti posameznih elektrarn. Povezava do zemljevida: https://www.carbonbrief.org/mapped-the-worlds-nuclear-power-plants.