Co to jest reaktor jądrowy: działanie i jego zastosowania

Co to jest reaktor jądrowy: działanie i jego zastosowania

Pierwszy jądrowy reaktor został zaprojektowany do użycia w bombach do generowania 239Pu. Następnie te reaktory są używane do różnych celów, takich jak generowanie elektryczności a także używany do napędzania statków do generowania radioizotopów i dostarczania ciepła. Istnieją różne typy reaktorów jądrowych dostępne w różnych wersjach, w których wytwarzanie energii w tych reaktorach zależy głównie od rozszczepienia jądrowego. Często używanymi reaktorami są PWR (ciśnieniowy reaktor wodny), BWR (wrzący reaktor wodny) i PHWR (ciśnieniowy reaktor ciężkowodny). W tym artykule omówiono przegląd reaktora jądrowego, jego komponentów i typów.



Co to jest reaktor jądrowy?

Definicja: Reaktor jądrowy jest podstawowym systemem w jądrze elektrownia . Obejmują one reakcje drenażu jądrowego w celu wytworzenia ciepła przy użyciu metody zwanej rozszczepieniem. Wytworzone ciepło można wykorzystać do wytworzenia pary do przędzenia turbina . Aby można było wytwarzać energię elektryczną. Na całym świecie istnieją setki reaktorów komercyjnych, w tym ponad 90 reaktorów w USA. Zatem energia jądrowa jest jednym z największych źródeł energii dla niezawodnej i wolnej od emisji dwutlenku węgla energii elektrycznej.


Jak działa reaktor jądrowy?

Główną funkcją reaktora jądrowego jest kontrola rozszczepienia jądrowego. Zasada działania reaktora jądrowego to rozszczepienie jądrowe i jest to jeden z rodzajów metod stosowanych do rozdzielania atomy do wytwarzania energii elektrycznej. Reaktory jądrowe wykorzystują uran, który zostanie przetworzony na maleńkie ceramiczne peletki i ułożone razem w pręty paliwowe. Zespół paliwowy może być utworzony z wiązki ponad 200 prętów paliwowych. Zwykle rdzeń reaktora można wytworzyć z tych zespołów w oparciu o poziom mocy.





W zbiorniku reaktora jądrowego pręty paliwowe są umieszczane w wodzie. Dzięki temu może działać jak chłodziwo, a także mediator pomagający przy zmniejszaniu prędkości neutronów. Te neutrony mogą być generowane przez rozszczepienie, aby utrzymać reakcję łańcuchową.

Następnie pręty kontrolne można umieścić w rdzeniu reaktora w celu zmniejszenia szybkości reakcji. Ciepło wytworzone w procesie rozszczepienia może zamienić wodę w parę, która obraca turbinę i wytwarza energię elektryczną wolną od węgla.



składniki

Niezbędne elementy reaktora jądrowego obejmują głównie następujące. Schemat reaktora jądrowego przedstawiono poniżej.


Schemat blokowy reaktora jądrowego

Schemat blokowy reaktora jądrowego

  • Rdzeń
  • Reflektor
  • Pręty sterujące
  • Moderator
  • Płyn chłodzący
  • Turbina
  • Ograniczenie
  • Wieże chłodnicze
  • Zastawianie

Rdzeń

Rdzeń reaktora zawiera paliwo jądrowe do wytwarzania ciepła. Obejmuje uran z mniej wzbogaconymi układami kontrolnymi i materiałami konstrukcyjnymi. Kształt rdzenia to okrągły walec o średnicy od 5 do 15 metrów. Rdzeń zawiera kilka pojedynczych pinów paliwowych.

Reflektor

Odbłyśnik jest umieszczony wokół rdzenia w celu odtworzenia tylnej części neutronów, które wypływają z powierzchni rdzenia.

Pręty sterujące

Pręty kontrolne reaktora jądrowego są zaprojektowane z ciężkimi elementami masowymi. Jego główną funkcją jest wchłanianie neutronów. Aby mógł kontynuować lub zatrzymać reakcję. Głównymi przykładami tych prętów są ołów, kadm itp.
Te pręty są używane głównie do uruchamiania reaktora, utrzymywania reakcji na stałym poziomie i wyłączania reaktora.

Moderator

Główną funkcją moderator w reaktorze jądrowym polega na spowolnieniu neutronów przy wysokich poziomach energii, jak również przy dużych prędkościach. Aby neutron uderzył w pręty paliwowe, zostanie zwiększona szansa.

Współcześnie stosowane moderatory to głównie woda H2o, ciężka woda D2o, beryl i grafit. Właściwości moderatora to stabilność termiczna jest wysoka, stabilność radiacyjna i chemiczna, brak korozji itp.

Płyn chłodzący

Materiał używany do przenoszenia ciepła z paliwa do turbiny przez rdzeń, taki jak woda, ciekły sód, ciężka woda, hel lub coś innego, jest znany jako chłodziwo. Charakterystyka chłodziwa obejmuje głównie niską temperaturę topnienia, wysoką temperaturę wrzenia, nietoksyczność, mniejszą lepkość, stabilność promieniowania i chemikalia itp. Powszechnie stosowane chłodziwa to Hg, He, Co2, H2o.

Turbina

Główną funkcją turbiny jest przekazywanie energii cieplnej z urządzenia chłodzącego na energię elektryczną.

Ograniczenie

Osłona oddziela reaktor jądrowy od otoczenia. Zazwyczaj są one dostępne w kształcie kopuły i zaprojektowane z betonu zbrojonego stalą o dużej gęstości.

Wieża chłodnicza

Są one wykorzystywane przez niektóre typy elektrowni do oddawania nadwyżki ciepła, którego nie można zamienić na energię cieplną ze względu na prawa termodynamiki. Te wieże są hiperbolicznymi symbolami energii jądrowej. Te wieże mogą generować po prostu parę słodkowodną.

Zastawianie

Chroni pracujących przed skutkami promieniowania. W procesie rozszczepienia mogą powstawać cząstki, takie jak alfa, beta, gamma, szybkie i wolne neutrony. Aby zapewnić im bezpieczeństwo, wokół reaktora zastosowano grube warstwy betonu lub ołowiu. Cząsteczki alfa i beta można zatrzymać, używając grubych warstw tworzyw sztucznych lub metali.

Rodzaje reaktorów jądrowych

Na całym świecie dostępne są różne typy reaktorów jądrowych. Opierając się na swojej konstrukcji, wykorzystuje uran o różnych stężeniach używany jako paliwo, moderatory opóźniające proces rozszczepienia oraz chłodziwa do wymiany ciepła. Reaktor PWR lub ciśnieniowy wodny jest najpowszechniejszym typem reaktora.

PWR / ciśnieniowy reaktor wodny

Tego typu reaktory są najczęściej używane na całym świecie. Używa zwykłej wody, zarówno jako moderatora, jak i chłodziwa. W tym przypadku chłodziwo można szybko przestać odparowywać w celu utrzymania go w trakcie procesu. Wydajne pompy poruszają wodę rurami, przenoszą ciepło z wrzącej wody w pętli wtórnej. Powstała para napędza generator turbiny do wytwarzania energii elektrycznej.

BWR / Boiling Water Reactors

W tych reaktorach lekka wojna działa zarówno jako chłodziwo, jak i moderator. Płyn chłodzący jest odstawiany pod niskim ciśnieniem, aby zagotować wodę. Opary mogą być dostarczane bezpośrednio do generatorów turbin w celu wytworzenia energii elektrycznej.

Ciśnieniowe reaktory na ciężką wodę

Są one również znane jako reaktory typu CANDU. Te reaktory stanowią około 12% reaktorów jądrowych na świecie. Są one używane głównie we wszystkich kanadyjskich stacjach jądrowych. Te reaktory wykorzystują ciężką wodę, taką jak chłodziwo i moderator. Jako paliwo wykorzystuje naturalny uran, ponieważ w reaktorze wodnym pod ciśnieniem chłodziwo może służyć do gotowania zwykłej wody w innej pętli.

Reaktory chłodzone gazem

Te reaktory są używane tylko w Wielkiej Brytanii. Są one dostępne w dwóch typach: Magnox i AGR (zaawansowany reaktor chłodzony gazem). Te reaktory wykorzystują CO2 jak chłodziwo i grafit jak moderator. Paliwem stosowanym w Magnoxie jest naturalny uran, podczas gdy w AGR wykorzystuje on uran ulepszony.

Reaktory grafitowe lekkiej wody

Te reaktory są używane w kraju Rosja. Więc te reaktory używają zwykłej wody jako chłodziwa i grafitu, takiego jak moderator. W reaktorach z wrzącą wodą chłodziwo wrze, gdy jest dostarczane przez reaktor. Wytworzona para będzie kierowana bezpośrednio do turbin. Wczesne projekty reaktorów typu LWG były często eksploatowane bez cech bezpieczeństwa.

Reaktory szybkiego rozmnażania

Reaktory te wykorzystują szybkie neutrony do zmiany materiałów, takich jak U238 i Tor232, w materiały rozszczepialne do zasilania reaktora. Proces ten jest połączony z recyklingiem, który może zwiększyć dostępne zasoby paliwa jądrowego. Te reaktory działają w Rosji.

Małe reaktory modułowe

Nowoczesny SMR jest zaprojektowany głównie ekonomicznie. Te reaktory rozwijają się, aby dostarczać energię elektryczną do małych sieci elektroenergetycznych i prawdopodobnie w celu dostarczania ciepła dla przemysłu surowcowego. Te reaktory mogą być również używane w większych sieciach, gdy rośnie zapotrzebowanie.

Niektóre reaktory typu SMR znajdują się na trudnych etapach rozwoju, np. Całkowicie pod ziemią, co zmniejsza wykorzystanie terenu, wymagania kadrowe i bezpieczeństwa. Niektóre z tych reaktorów zawierają pasywne systemy bezpieczeństwa, które działają do 4 lat bez ponownego napełniania

Niektóre inne typy reaktorów to CANDU, szybki reaktor, tor, wrząca woda, woda pod ciśnieniem, pryzmatyczny, stopiona sól, małe modułowe, radioizotopowe generatory termiczne, reaktory termojądrowe, RBMK, Magnox, żwirowe, nadkrytyczne chłodzone wodą, AES-2006 / Reaktory typu VVER-1000, VHTR, HTGR i badawcze.

Zastosowania reaktora jądrowego

Plik zastosowania reaktora jądrowego obejmują następujące elementy

  • Są one wykorzystywane w elektrowniach jądrowych do wytwarzania energii elektrycznej, a także w jądrowym napędzie morskim.
  • Elektrownie jądrowe dostarczają energii niezbędnej do produkcji energii elektrycznej.
  • W przeciwnym razie napędzają one śruby napędowe statków, aby w przeciwnym razie obracać wały generatorów elektrycznych.

Tak więc chodzi o plik przegląd reaktora jądrowego . Podobnie, istnieją różne typy komercyjnych reaktorów jądrowych dostępnych na całym świecie, takie jak chłodzony gazem, grafitowy szybki neutron i lekka woda, woda pod ciśnieniem, woda wrząca, ciężka woda pod ciśnieniem i reaktor szybkiego powielania. Tu pytanie do Ciebie, jakie paliwo stosuje się w PHWR?