Elektrik Santralleri Nasıl Çalışır Nedir

ELEKTRİK SANTRALLARI, Elektrik enerjisi üreten bir merkezdir. Bir düğmeye basınca lamba yanar, oda ısınır, motor harekete geçer, ses ve görüntüler televizyon ekranında belirir. Işık, ısı, kuvvet, görüntüler, sesler hiçbir çaba gerektirmeden elektrikle elde edilir.

Elektrik enerjisi nedir, nereden kaynaklanır ve nasıl üretilir? Elektron salınımları: Elektrik enerjisi dışarıdan gelen bakır teller yardımıyla evlere varır. Bunlar gaz ya da su boruları gibi içi boş borular değildir. Bu ince ve içleri dolu tellerden elektrik akımını oluşturan elektronlar geçer. Elektronlar bir bakır ato-muyla diğeri arasındaki gözle görülmeyen boşluklar boyunca hereket ederler. Elektronlar, bir borudan su gibi akmazlar, ileriye geriye, saniyede 50 kez salınım yaparlar. Böylece evdeki prizden, yüksek gerilim şebekesine kadar uzanan sonsuz bir zincir oluşur.

Her elektron, evdeki elektrik telleri boyunca milimetrenin birkaç binde biri kadar salınım yapar. Bu gidiş, gelişlerin nasıl olup da bir lambayı yakmak ya da bir asansörün hareketini sağlamak gibi etkiler meydana getirdiğini kavramak zor gelebilir. Elektronlar çok sayıda olup, bir milimetre küp içinde milyarlarca elektron vardır. Fakat lamba yanarken ve motor hareket ederken elektronlar enerji kaybederler ve doğadan hiçbir şey almazlar.

O halde elektronları salınımda tutan nedir? Bunu anlamak için akım geçiren tellerin izledikleri yolları incelemek gerekir, önce evden, sonra kentten dışarı çıkılacak olursa trafolara varılır. Burada 220 voltluk düşük gerilim şebekesi sona erer; 220-380 bin voltluk yüksek gerilim şebekesi başlar. Onlarca ya da yüzlerce kilometre ilerledikten sonra sonunda kabloların bir elektrik santralında sona erdiği görülür. Santral bir dağ boğazında, nehir kıyısında, kırsal alanda ya da deniz kenarında kurulmuş olabilir.

Santralda elektrik enerjisi alter-natörlerde elde edilir. Bisikletin farını yakan düzenek bir dinamodur. Alternatör de buna benzer; fakat çok daha güçlü ve karmaşıktır. Ancak işleyiş ilkesi aynıdır. Büyük bir mıknatıs, kendi ekseni etrafında dönerek indüklemeyle elektrik üretir. Böylece elektronların şebeke boyunca evdeki prize kadar yayılan gidiş gelişleri gerçekleşir.

Sudan sağlanan enerji: Alter-natörün mıknatısı bir motorla döndürülür. Pek çok motor tipi vardır. Uygulamada bir bölgenin hammadde kaynaklarına ve özelliklerine en uygun yol seçilir, örneğin dağlarda boğaz ve vadiler barajlarla kapatılarak, deniz düzeyinden yüksek, yapay göller oluşturulur. Bu göllerde sel suları toplanır. Su gölden sağlam çelik borularla vadiye, hidroelektrik santrala kadar indirilir. Santralda yüzlerce metre yükseklikten düşerek toplanan su, altematöre bağlı bir türbinin özel paletlerine büyük bir enerji vererek onları döndürür.

Bu santral larda, yüksekteki suyun yerçekimi enerjisi, vadiye düşerken türbinin hareket enerjisine dönüşür. Bu enerji de alter-natörle elektrik enerjisine çevrilir. Bir nehrin akışı engellenerek de aym sonuç sağlanır. Ancak bu halde, yararlanılabilir suyun düşüşü çok daha azdır; fakat buna karşılık yaarlanılan su miktarı dağdan gelen sellerde-kinden çok daha büyüktür.

Burada da barajlar, boru hatları, hidrolik türbinler (öncekinden farklı) ve elektrik üreten alterna-törler söz konusu olmaktadır.

Türbinler: Suyun yüksekten düşmediği durumlarda alternatör dev bir dizel motoru ya da bir türbinle (türbogazh elektrik sant-ralları) çalıştırılır. Türbindeki yanma odasında metan ve hava karışımı yanarak sıcaklığı ve basıncı yüksek, sürekli bir gaz akımı oluşturur. Bu gaz akımı, havaya çıkmadan önce bir bacadan geçerek türbinin paletlerini döndürür.

Fakat büyük elektrik santral-larmdaki alternatörler genellikle su buharlı türbinlerle çalışırlar. Çalışmaları şöyle olur: Su, bir kazanda ısıtılarak sıcaklığı vebasıncı yüksek buhar haline getirilir. sonra buhar türbine gönderilir. Rotorun buharın akışıyla paletlerini döndürerek genişleye-bilmesi için, türbinin çıkışındaki buhar basıncının girişteki buhar basıncına göre çok daha az olması gerekir.

Bu nedenle, birikmemesi için buharın sürekli olarak uzaklaştırılması gerekir. Buhar bir bacayla havaya gönderilebilir. Fakat bu durumda, büyük miktarda yararlanılabilir ısı kaybı olur. Buharın havaya verilmesi zorunlu değildir. Çünkü buharı uzaklaştırmanın bir yolu da, soğutarak su haline getirmektir.

Bu iş için türbinden sonrk bir kondansatöre yer verilir. Kondansatörde serpantin denilen sarmal borular vardır. Bu borulardan geçen su buharı ısısının bir kısmını santral çevresindeki suya (nehir, göl ya da deniz) ya da dev soğutma kulelerinde devreden havaya vererek soğur. Böylece suya çevrilen buhar, kazana dönerek tekrar devreye sokulur.

Buharın doğrudan doğruya havaya verilmeyip kondansatöre verilmesinin üstünlüğü, kondansatörde dışarı dağılan ısının daha az olmasıdır. Çünkü kondansatörden kazana dönen su henüz çok sıcaktır ve buharlaşması için daha az bir ısı yeterli olur. Bu yoldan nehre ya da havaya verilen ısı kuşkusuz önemli bir kayıptır.

Gerçekten de kazanda üretilen ısının yarısı kayba uğradığına göre, bu kaybı küçümsemek mümkün değildir. Kaybı önlemek için, gelişmiş ülkelerde, kondansatör bu ısıyı evlerdeki termosifonlara verir. Bu iş için uygun uzaktan ısıtma şebekeleri vardır. Böylece termoelektrik santraller evlere elektrik enerjisinden başka ısı da verirler.

Termoelektrik santrallar kazanda yanan mazot, kömür ve metan gibi maddelerden yararlanırlar. Termoelektrik santrallara çalışmaları için gerekli yakıt büyük bir boru hattıyla, gemilerle ya da kara ve demiryoluyla sürekli olarak sağlanır. Bir yılda milyonlarca ton yakıt tüketilir. Bu zorluklar çok güçlü reaktörler olan nükleer santralların doğumuna yol açmıştır.

Nükleer reaktörler: Nükleer reaktörler, boyları on metreden yirmi metreye kadar değişen özel kazanlardır. 20 santimetre kalınlığında çelikten yapılırlar. Kazan yüzlerce ton yakıt doldurulup üstü suyla örtülür. Her taraf kapanır ve bir yıl için yakıt sorunu olmadan buhar üretilir. Kullanılan yakıt zenginleştirilmiş uranyumdur. Uranyuma, özel bir uranyum türü (uranyum 235) katılmıştır. Yakıt, sayıları 50. 000’i bulan, kalaydan yapılmıj ince borulara doldurulur. Bu borular silindir biçiminde bir demet oluşturmak üzere reaktördeki su havuzuna dizilmiştir.

Burası reaktörün merkezidir. Uranyum 235, reaktörün çalışmasında temel etkendir. Çünkü, bir nötronla çarpışınca parçalanır. Reaktörde oluşan ısı, reaktör havuzundaki uranyum 235 çekirdeklerinin küçük ve algıla-namayan çok sayıda sürekli parçalanmalarından elde edilir. Çekirdeklerin parçalanmasına fizikte fisyon denir. Çekirdek nötronla çarpışınca her biri karşıt yönlere giden iki parçaya ayrılır, işlem sırasında bir çift nötron açığa çıkar.

Bunlar yolları üstünde rastladıkları uranyum 235 çekirdeklerinde yeni fisyonlara neden olurlar. Serbest nötronların yaşamları kolay değildir. Reaktör havuzunda diğer elementlere göre daha az sayıda uranyum 235 çekirdeği vardır. Böylece nötronlar hedeflerine varmadan önce bir çekirdekten ötekine sürekli olarak sıçrarlar. Her bir çarpmanın sonucu bir bilinmeyendir.

Çünkü çarpışmaya uğrayan çekirdek, duruma göre nötronları soğurarak onları devreden çıkarabilir. So-ğurulmadan kurtulan nötronların sayısı, kendilerini üreten nöt-onların sayısından daha azsa, fisyon sayısı da azalır. Bu kez fisyon sonucu ortaya çıkan nötron sayısı azalır. Nükleer havuz daha az ısı üretir ve santral “sönmeye” yüz tutar. Buna karşılık nötron sayısı artarsa, ikincil fisyonlarm sayısı da artar ve böylece reaktörün enerji üretimi çoğalır. Nötronların anormal artışının denetimi, elektronükleer santrallarda rastlanan önemli bir sorundur. Bunu çözmek için denetim çubukları ya da devir pompaları ayarlanır.