Kernkraftwerke haben viele Gemeinsamkeiten mit traditionellen Kraftwerken; Der Hauptunterschied besteht darin, dass sie Energie mit radioaktiven Stoffen statt mit herkömmlichen Brennstoffen erzeugen. Das gleiche kommerzielle Stromnetz führt Strom aus Kernkraftwerken und fossilen Brennstoffen sowie aus erneuerbaren Quellen. Eine Reihe von Stromverteilungsleitungen transportiert den Strom von den Quellen zu den Endverbrauchern, einschließlich Haushalten, gewerblichen Kunden, Behörden und Industrie.
Kernreaktion und Wärme
Ein Kernreaktor erzeugt große Wärmemengen durch den kontrollierten radioaktiven Zerfall von Elementen wie Uran und Plutonium. Die Kerne dieser schweren Elemente sind instabil; sie emittieren Strahlung in Form von Neutronen, Alpha- und Betateilchen sowie Gammastrahlen und werden dabei stabiler. Da sie Strahlung erzeugen, werden sie auch sehr heiß. In einem Kernreaktor wird die Wärme als Ersatz für die Verbrennung von Kohle oder Erdgas genutzt. Sowohl fossile Brennstoffe als auch Kernkraftwerke verwenden Wärme, um Wasser zu kochen und Dampf zu erzeugen.
Dampf und Generator
Rohre führen Hochdruckdampf vom Kernreaktor zu einer dampfbetriebenen Turbine. Der Dampf treibt die Turbinenschaufeln an, wodurch sich die Turbinenwelle schnell dreht und einen Generator antreibt, der Strom erzeugt. Der Dampf kondensiert zu Wasser, das in den Reaktor zurückgeführt wird, um wieder Dampf zu werden. Ein typisches Kernkraftwerk hat mehrere Turbinen und Generatoren, die im Tandem arbeiten.
Aufwärtstransformator und Hochspannungsleitungen
Ein als Transformator bezeichnetes Gerät verwendet Prinzipien der elektromagnetischen Induktion, um zwei Wechselstromkreise (AC) miteinander zu verbinden. Außerdem kann ein Transformator die Spannung des Wechselstroms an seinem Eingang erhöhen oder verringern; Energieversorger nutzen Hochspannungsleitungen, um Strom effizient über große Entfernungen zu transportieren, und setzen daher Aufwärtstransformatoren in der Nähe des Kraftwerks ein, um die Leistung eines Generators zu erhöhen. Die Ausgangsspannung des Transformators ist so eingestellt, dass sie der Kapazität lokaler Hochspannungsleitungen entspricht, die von 230.000 bis 765.000 Volt reichen kann.
Abwärtstransformatoren und Verteilung
Energieversorger übertragen Strom mit Hochspannung, um Energieverluste zu reduzieren, aber die Hochspannung ist für die meisten Kunden weder nützlich noch sicher. Die Hochspannungsleitungen sind an Umspannwerke mit Abwärtstransformatoren angeschlossen, die die Spannung für gewerbliche und industrielle Nutzer reduzieren. Sobald die Stromleitungen das Niveau von Nachbarschaften erreichen, werden die Spannungen für den Heimgebrauch weiter reduziert. In den USA bieten Versorgungsunternehmen 120-, 208- und 240-Volt-Dienste für Haushalte und kleine Unternehmen.