برج خنک کننده نیروگاه هسته ای

کاربردهای برج خنک کننده در صنایع

برج خنک کننده هسته ای مانند هر برج خنک کننده دیگری طراحی شده تا به خنک سازی آبی که در فرآیند استفاده شده و افزایش حرارت داشته، کمک کند. برج های خنک کننده حرارت تخلیه شده را به جای اینکه به آب وارد کنند، وارد هوای بیرون می کنند. بنابراین آبی که کاهش دما یافته دوباره می تواند به فرآیند بازگردد.

خروج بخار از دهانه برج خنک کننده هسته ای

روی نیروگاه های هسته ای لکه ننگ های زیادی هست. یکی از بزرگ ترین نمودها و بازنمایی های نیروگاه ها، برج های خنک کننده غول آسا هستند. مردم سازه عظیم الجثه و بعضاً 600 فوتی این برج ها را از کیلومترها دورتر می بینند و سریع آنها را به نیروگاه های هسته ای ربط می دهند. اما این فقط نیروگاه های هسته ای نیستند که از برج های خنک کننده استتفاده می کنند. بطور مثال مراکز ذغال سنگ و دیگر سوخت های فسیلی هم برج خنک کننده را درون فرآیند خود به کار می گیرند. مردم بیشتر تصاویر پکینگ برج خنک کننده هسته ای را درون نیروگاه های هسته ای می بینند چون رسانه اینطور می خواهد. اما وقتی تصویر برج خنک کننده در نیروگاه های هسته ای به یک تصویر آیکونیک و آشنا تبدیل شده است، چرا بعضی از نیروگاه ها از آن استفاده نمی کنند؟

چرا همه نیروگاه ها از برج خنک کننده استفاده نمی کنند؟

عوامل بسیاری وجود دارند که روی تصمیم گیری در مورد استفاده از اثر می گذارند. تولید برج خنک کننده به مقدار زیادی آب نیاز دارد که می تواند برای بخش های خاصی از کشور یک منبع بسیار گران قیمت محسوب شود. اگر نیروگاهی نزدیک یک رودخانه یا دریاچه نباشد، به آسانی نمی توان  آب کافی برای آن را تامین کرد. برای همین در اکثر مواقع برج های خنک کننده در نزدیکی منابع آبی مانند رودخانه و دریا ساخته می شوند.

نگرانی های دیگری نیز در این سیستم وجود دارد که شامل تاثیر بر ارگانیسم های آبزیان و جریان های تخلیه است. همه این عوامل می توانند باعث شوند که یک دولت تصمیم بگیرد استفاده از برج های خنک کننده را ممنوع کرده و مهندسین و دانشمندان را وادار به استفاده از روش های دیگر کند. به همین دلیل، هر نیروگاه هسته ای باید به طور جداگانه تحلیل شود. علاوه بر این، داشتن یک برج خنک کننده غول آسا در نزدیکی یک شهر می تواند موجب اضطراب ساکنان شود. اگرچه این برج کاملاً بی خطر است، اما به هر حال سازه آن به عنوان یک یادآور دایمی از نیروگاه هسته ای عمل می کند.

نیروگاه های هسته ای چیزی فراتر از منبع انرژی هستند. آنها نمادی از مصیبت و فاجعه و در عین حال نمادی از توانایی انسان برای تهیه مقدار بالایی از انرژی محسوب می شوند. در تمام موارد، مهندسان تمایل دارند تا بازده نیروگاه را به بالاترین حد خود برسانند. هرچند، این امر به خاطر ریسک های موجود نمی تواند همیشه اتفاق بیفتد. در اکثر مناطق، نیروگاه های هسته ای تحت قوانین سخت گیرانه ای هستند که مهندسان را از رساندن نیروگاه به بالاترین حد کارآمدی خود منع می کنند. اما اگر این قوانین وجود نداشت، تقریباً همه آنها از برج خنک کننده استفاده می کردند. با وجود اینکه برج های خنک کننده هسته ای بسیار کارآمد هستند و مرحله مهمی در فرآیند محسوب می شوند، اما فاکتورهای دیگر مانند تغییرات آب و هوا باعث کمتر شدن استفاده آنها در آینده می شود.

جریان برج خنک کننده هسته ای هذلولی

به طور کل سه نوع جریان برای برج های خنک کننده موجود است:

1. جریان طبیعی
2. جریان مکانیکی (اجباری و القایی)
3. جریان مرکب

برج خنک کننده هسته ای هذلولی شکل از جریان  طبیعی برای انجام کار خود کمک می گیرد. به این معنا که در اینگونه برج ها از هیچ پروانه یا فن مکنده یا وسیله ای که باعث به جریان انداختن هوا شود استفاده نمی شود. هنگام اسپری شدن آب درون این برج، هوا به صورت طبیعی جریان می یابد. بنابراین در بعضی مواقع ممکن است که این جریان تحت تاثیر عوامل طبیعی قرار بگیرد. چرا که از هیچ وسیله مکانیکی کمکی ای برای جریان استفاده نمی شود. اما این اتفاقات با نظارت بالا روی عملکرد برج تا حد زیادی کنترل می شوند.

روش کار برج خنک کننده هسته ای

این برج خنک کننده بسیار بزرگ وظیفه دارد تا آب داغ ایجاد شده در توربینها و بویلرها را در ظرفیت بالا، خنک سازد. از طریق کندانسور آب گرم وارد برج شده و عملیات خنک سازی آن با فرآیند تبخیر آغاز می شود. آب خنک شده توسط برج دوباره به کندانسور برگشته و مورد استفاده قرار می گیرد.
در نیروگاههای هستهای بر اثر فعالیتهای بسیار زیاد حجم زیادی از آب داغ ایجاد شده که توسط توربینها به سمت کندانسور و ژنراتور هدایت شده و به وسیله برج خنک کننده، دمای آن کاهش می یابد.

به و تعیین ظرفیت برج خنک کننده یکی از مواردی است که احتیاج به نیروی متخصص و استفاده از نرم افزارهای تخصصی دارد و بنا بر موارد مصرف گوناگون تغییر می کند. این موارد مصرف می تواند شهری یا صنعتی باشد.

از آنجایی که در بیشتر مواقع برج خنک کننده در معرض نور مستقیم خورشید و گرمای محیط قرار دارد، استفاده از ماده ای که بتواند باعث جلوگیری از نفوذ گرما به آن شود از مهم ترین نکات ساخت و طراحی است.

فندانسیون و محل نصب برج خنک کننده یکی از مهم ترین نکاتی است که در هنگام استفاده از آن باید در نظر داشته باشید. به طور حتم قرار دادن این برج ها در برابر نور مستقیم خورشید یا در کنار ابزار آلات و وسایل گرمازا باعث خواهد شد که انرژی بیشتری مصرف کنید و به تبع آن هزینه های نگه داری و مصرف انرژی نیز بالا خواهد رفت.

نکته مهم دیگر در برج های خنک کننده، ظرفیت آنها است که با واحد تن تبرید مشخص می شود. این واحد نشانگر میزان گرمایی است که هر برج در یک واحد زمانی مشخص از آب می گیرد و آن را خنک می کند. در صورتی که قصد خرید برج خنک کننده را داشته باشید باید به این نکته هم توجه کنید.

برجهای خنک کننده ابعاد متفاوتی دارند و شما باید بر اساس نیاز و فعالیتی که انجام می دهید به انتخاب آنها مبادرت کنید. شاید شما بیشتر مواقع برج خنک کننده را در تصاویر نیروگاه های هسته ای یا شیمیایی دیده باشید اما بسیاری از آنها روی ساختمان و واحدهای مسکونی و شهری نصب می شوند. کار و فعالیت آنها تخلیه گرما از سیستم های تهویه هوا است و تبدیل به رکن مهمی در طراحی و ساخت ساختمان ها شده اند.