Gdyby ktoś chciał wybudować elektrownię opartą na turbinach parowych, nie byłoby to niczym nadzwyczajnym. A przecież na tej zasadzie działają obecne elektrownie atomowe.
Paliwem wykorzystywanym w reaktorach atomowych jest uran. Uran występuję naturalnie w małych ilościach w skałach, glebie i wodzie. Pozyskuje się go najczęściej ze skał przy czym opłacalne jest wydobycie rud w których występuje choćby 0.1% uranu. Największy wydobycie ma miejsce w Kazachstanie, który dostarcza około jedną trzecią światowej produkcji. Uran trzeba odpowiednio przygotować, do elektrowni dostarczany jest w formie prętów.
Reaktor jądrowy wykorzystuje paliwo w postaci prętów uranowych do wytworzenia kontrolowanej reakcji rozszczepienia jąder atomowych, w wyniku czego powstaje dużo ciepła. Ciepło to niczym w kotle lokomotywy parowej wykorzystywane jest do podgrzania wody w celu wytworzenia pary, która napędza turbiny elektryczne wytwarzające prąd. Ta woda jest radioaktywna i jest używana w obiegu zamkniętym.
W elektrowni znajduje się dodatkowy zewnętrzny układ chłodzenia, który odbiera nadmiar ciepła, ale już za ekranami chroniącymi przed promieniowaniem. Tu również tworzy się para, ale czysta, nie radioaktywna. Para ta przechodzi przez wielkie kominy chłodzące, a ta jej cześć której nie zdołają skroplić wydostaje się górą w postaci białego ‚dymu’. Kominy w kształcie szerokiego odwróconego leja z takimi białymi pióropuszami są charakterystycznym elementem krajobrazu przy elektrowniach jądrowych.
Chłodzenie jest kluczowe, nadmiar ciepła może prowadzić do przegrzania, uszkodzenia i przecieku instalacji, w wyniku czego uwalniane są do atmosfery materiały radioaktywne. Dwie największe katastrofy elektrowni atomowych miały do czynienia z awarią systemu chłodzenia, nie w czasie największego obciążenia, ale w czasie kiedy reaktory były wyłączane. To newralgiczny moment, reaktor przestaje generować prąd, ale dalej wymaga chłodzenia jeszcze przez dłuższy czas. Do zasilania olbrzymich pomp układu chłodzącego potrzebne jest zewnętrzne źródło zasilania. W Czernobylu w 1986 roku do przegrania, wybuchu a następnie pożaru reaktora doszło podczas testów procedury awaryjnego chłodzenia, kiedy zasilane prądem z sieci elektrycznej pompy zaczęły działać o kilkadziesiąt sekund za późno. W Fukushimie w 2011 roku czternastometrowa fala tsunami przelała się nad zaporami i zatopiła pomieszczenia z agregatami prądotwórczymi, co spowodowało przerwę w chłodzeniu i przegrzanie reaktora.
Źródło grafiki: (C) Piotr Mańkowski