Атомные электростанции имеют много общего с традиционными объектами электроэнергетики; Основное отличие состоит в том, что они производят энергию из радиоактивных материалов вместо обычного топлива. В одну и ту же коммерческую энергосистему подается электроэнергия от ядерных и ископаемых топливных станций, а также из возобновляемых источников. Электрораспределительные линии передают электроэнергию от источников к конечным пользователям, включая дома, коммерческих потребителей, правительство и промышленность.
Ядерная реакция и тепло
Ядерный реактор производит большое количество тепла в результате контролируемого радиоактивного распада таких элементов, как уран и плутоний. Ядра этих тяжелых элементов нестабильны; они испускают излучение в виде нейтронов, альфа- и бета-частиц и гамма-лучей, становясь при этом более стабильными. Поскольку они производят излучение, они также становятся очень горячими. В ядерном реакторе тепло используется вместо сжигания угля или природного газа. И ископаемое топливо, и атомные электростанции используют тепло для кипячения воды и производства пара.
Пар и генератор
По трубам пар высокого давления идет от ядерного реактора к паровой турбине. Пар приводит в движение лопасти турбины, заставляя вал турбины быстро вращаться, вращая генератор, вырабатывающий электричество. Пар конденсируется в воду, которая возвращается обратно в реактор, чтобы снова стать паром. Типичная атомная электростанция имеет несколько турбин и генераторов, работающих в тандеме.
Повышающий трансформатор и высоковольтные линии
Устройство, называемое трансформатором, использует принципы электромагнитной индукции для соединения двух цепей переменного тока. Кроме того, трансформатор может увеличивать или уменьшать напряжение переменного тока на его входе; Коммунальные предприятия используют высоковольтные линии для эффективной передачи электроэнергии на большие расстояния, поэтому они используют повышающие трансформаторы рядом с электростанцией для увеличения мощности генератора. Выходное напряжение трансформатора устанавливается в соответствии с мощностью местных высоковольтных линий электропередачи, которая может составлять от 230 000 до 765 000 вольт.
Понижающие трансформаторы и распределение
Энергетические компании передают электроэнергию под высоким напряжением, чтобы уменьшить потери энергии, но высокое напряжение не является полезным или безопасным для большинства потребителей. Линии высокого напряжения подключены к подстанциям с понижающими трансформаторами, понижающими напряжение для коммерческих и промышленных потребителей. Как только линии электропередач достигают уровня жилых кварталов, напряжение дополнительно снижается для домашнего использования. В США коммунальные предприятия обеспечивают питание 120, 208 и 240 вольт для домов и малых предприятий.