Tuumaelektrijaam on elektrijaama tüüp, mis toodab elektrit tuumareaktsioonidest saadava soojuse abil. Need reaktsioonid toimuvad reaktoris. Jaamas on ka masinaid ja süsteeme, mis eemaldavad reaktorist soojust ning juhivad selle auruturbiini ja generaatori abil elektri tootmiseks: reaktoris eralduv soojus muudab jahutusvedeliku auruks, mis käitab auruturbiini ja generaatorit elektrienergia tootmiseks. Tuumaelektrijaamades toodetud elektrit nimetatakse tuumaenergiaks.
Kuidas tuumaelektrijaam töötab
Tuumaelektrijaama põhisüda on reaktor, kus toimub kontrollitud aatomite lõhustumine. Reaktori kütus koosneb kütuseroodidest, mis sisaldavad uraani. Kõik protsessid on seatud nii, et tekiks ketireaktsioon, mis annab pideva ja juhitava soojuse. Lõhustumise kontrolliks kasutatakse juhtpulkasid (reguleerivad neutronite arvu), samuti on reaktoritel mitmekordsed häda- ja jahutussüsteemid, mis peatavad lõhustumise, kui tingimused muutuvad ebasoodsaks.
Kütus, lõhustumine ja osakesed
Kui reaktor on töötamiseks sisse lülitatud, jagunevad uraani aatomid reaktoris kaheks või enamaks väiksemaks aatomiks ning vabaneb suur kogus soojust. Seda aatomite lõhustumist nimetatakse lõhustumiseks. Lõhustumisel tekkinud vabad neutronid võivad põhjustada uute uraani aatomite lõhustumise, mis hoiab ketireaktsiooni kestmas. Kõige populaarsemad lõhustuvad aatomid on uraan ja plutoonium. Need aatomid on kergelt radioaktiivsed, ent lõhustumisel tekkinud tütaraatomid (saaste, produktid) võivad olla tugevalt radioaktiivsed ja vajavad pikka aega kaitstud ladustamist.
Jahutus ja ohutus
Tuumaelektrijaamad asuvad tavaliselt vee lähedal, et saada piisaval hulgal jahutusvett reaktori soojuse eemaldamiseks. Mõned jaamad kasutavad selleks spetsiaalseid jahutustorne. Jahutussüsteem hoiab reaktori tuuma piisavalt jahedana, et vältida ülekuumenemist. Ohutuse tagamiseks on jaamadel mitmekihilised kaitsekonstruktsioonid, sealhulgas survetoru-, passive- ja aktiivsed jahutussüsteemid, survestusmantlid ning betoonist või terasest sisalduskonstruktsioonid, mis takistavad radioaktiivsete ainete sattumist keskkonda hädaolukorras.
Kasutu kütus ja jäätmeprobleem
Kui kütus on reaktoris kulunud, asendatakse see uuega — seda nimetatakse tuumaelektrijaamades kütusevahetuseks; kulunud kütus on endiselt radioaktiivne ja seda hoitakse esmalt jahtunud vees kütuselademete basseinis ning hiljem suletud konteinerites ja spetsiaalsetes ladustamispaikades. Sellist kulunud kütust nimetatakse sageli tuumakütuseks (kasutatud kütus). Radioaktiivsete jäätmete ohutu käitlemine, transport ja pikaajaline säilitamine on tuumaenergia üks keerukamaid ja oluline osa.
Reaktorite tüübid ja ajaloost
Maailmas on kasutusel erinevad reaktoritüübid, peamiselt survevee- ja keevvee- (inglise keeles PWR ja BWR) tüübid, lisaks ka teisi disaine nagu raskestivee- ja sula-reaktorid. Tuumaenergia ajaloos on olnud mõni väga tuntud õnnetus: 2011. aasta Fukushimatuumakatastroof Jaapanis, 1986. aasta Tšernobõli katastroof Ukrainas ja 1979. aasta Three Mile Islandi õnnetus Ameerika Ühendriikides. Need sündmused on mõjutanud nii avalikku arvamust kui ka regulatsioone ja ohutusstandardeid.
Tuumaenergia maailmas ja ühiskondlik diskussioon
Maailmas on ligikaudu nelisada tuumaelektrijaama, millest paljud asuvad Ameerika Ühendriikides, Prantsusmaal ja Jaapanis. Tuumaenergia kasutamine tekitab laialdast arutelu: selle pooldajad rõhutavad väikest CO2-heidet ja suurt elektritootmise usaldusväärsust, vastased toovad esile riske, jäätmete probleeme ja kõrgeid kulusid. Näiteks Austraalia tuumaenergia-vastane liikumine on vastu igasuguste tuumaelektrijaamade ehitamisele riigis.
Plussid ja miinused
- Plussid: madal kasvuhoonegaaside emissioon elektritootmise ajal, suur ja stabiilne võimsus, väike maakasutus võrreldes teatud taastuvallikatega.
- Miinused: potentsiaalsed katastroofilised õnnetused (kuigi harvad), pikaajaline radioaktiivsete jäätmete probleem, kõrged ehitus- ja lammutuskulud ning keerukas regulatiivne ja tehniline infrastruktuur.
Järeldus
Tuumaelektrijaamad annavad maailmas märkimisväärse osa tööstuslikust elektrienergiast. Nende kasutamine nõuab ranged ohutusnõudeid, täpset tehnilist planeerimist ja kauakestvat jäätmekäitlust. Samal ajal pakub tuumaenergia võimalust vähendada fossiilkütustest lähtuvat CO2-emissiooni, mistõttu jääb see paljude riikide energia- ja kliimapoliitika oluliste valikute hulka.
