Prvi nuklearni reaktor je dizajniran za upotrebu u bombama za stvaranje 239Pu. Nakon toga se ti reaktori koriste u različite svrhe, na primjer proizvodnja električne energije a također se koristi u pogonu brodova za stvaranje radioizotopa i opskrbu toplinom. Postoje različiti tipovi nuklearnih reaktora dostupni u različitim izvedbama, gdje proizvodnja energije u tim reaktorima uglavnom ovisi o nuklearnoj fisiji. Često korišteni reaktori su PWR (reaktor pod pritiskom), BWR (reaktor za kipuću vodu) i PHWR (reaktor za jaku vodu pod pritiskom). Ovaj članak razmatra pregled nuklearnog reaktora, komponenata i tipova.
Što je nuklearni reaktor?
Definicija: Nuklearni reaktor važan je sustav u nuklearnom sustavu elektrana . Uključuju reakcije nuklearnog odvoda za stvaranje topline metodom koja se naziva fisija. Toplina koja se stvara može se iskoristiti za izradu pare za predenje a turbina . Tako da se može proizvoditi električna energija. U globalu postoji stotine komercijalnih reaktora, u kojima se više od 90 reaktora nalazi u SAD-u. Dakle, nuklearna energija jedan je od najvećih izvora energije za pouzdanu električnu energiju bez ugljika.
Kako radi nuklearni reaktor?
Glavna funkcija nuklearnog reaktora je nadzor nuklearne fisije. Načelo rada nuklearnog reaktora je nuklearna fisija i to je jedna vrsta metode koja se koristi za razdvajanje atoma za proizvodnju električne energije. Nuklearni reaktori koriste uran koji će se prerađivati u sitne keramičke pelete i zajedno slagati u gorivne šipke. Sklop za gorivo može biti formiran od gomile iznad 200 gorivnih šipki. Obično se reakcijska jezgra može proizvesti kroz ove sklopove na temelju razine snage.
U posudi nuklearnog reaktora, gorivne šipke smještene su unutar vode. Tako da može djelovati poput rashladne tekućine, kao i posrednik za pomoć, istovremeno smanjujući brzinu neutrona. Ti se neutroni mogu generirati cijepanjem da bi se održala lančana reakcija.
Nakon toga se u jezgru reaktora mogu staviti kontrolne šipke radi smanjenja brzine reakcije. Generirana toplina kroz proces cijepanja može pretvoriti vodu u paru da zakrene turbinu za proizvodnju električne energije bez ugljika.
Komponente
Bitno komponente nuklearnog reaktora uglavnom uključuju sljedeće. Dijagram nuklearnog reaktora prikazan je u nastavku.
Blok dijagram nuklearnog reaktora
- Jezgra
- Reflektor
- Kontrolne šipke
- Voditelj
- Rashladno sredstvo
- Turbina
- Ograničavanje
- Rashladni tornjevi
- Zaštita
Jezgra
Jezgra u reaktoru uključuje nuklearno gorivo za proizvodnju topline. Uključuje uran s manje obogaćenim kontrolnim sustavima i strukturnim materijalima. Oblik jezgre je kružni cilindar promjera 5 do 15 metara. Jezgra uključuje brojne pojedinačne klinove za gorivo.
Reflektor
Reflektor je postavljen oko jezgre kako bi replicirao stražnji dio neutrona koji se prelijevaju s površine jezgre.
Kontrolne šipke
Upravljačke šipke nuklearnog reaktora dizajnirani su s elementima teške mase. Glavna je funkcija toga upijanje neutrona. Tako da može nastaviti ili zaustaviti reakciju. Glavni primjeri tih šipki su olovo, kadmij itd.
Te se šipke uglavnom koriste za pokretanje reaktora, održavanje reakcije na konstantnoj razini i isključivanje reaktora.
Voditelj
Glavna funkcija moderator u nuklearnom reaktoru je usporavanje neutrona s visokih razina energije kao i velikih brzina. Tako da postoji šansa da neutron pogodi gorivne šipke će se povećati.
Suvremeni moderatori koji se trenutno koriste uglavnom uključuju vodu H2o, tešku vodu D2o, berilij i grafit. Svojstva moderatora su visoka stabilnost topline, zračenje i kemijska stabilnost, nekorozivnost itd.
Rashladno sredstvo
Materijal koji se koristi za prijenos topline iz goriva u turbinu kroz jezgru poput vode, tekućeg natrija, teške vode, helija ili nečeg drugog poznat je kao rashladna tekućina. Karakteristika rashladne tekućine uglavnom uključuje točku topljenja, nisku, vrelište visoko, netoksičnost, manju viskoznost, stabilnost zračenja i kemikalije, itd. Uobičajena rashladna sredstva su Hg, He, Co2, H2o.
Turbina
Glavna funkcija turbine je prijenos toplinske energije iz uređaja za hlađenje na električnu energiju.
Ograničavanje
Sadržaj odvaja nuklearni reaktor od okoline. Općenito su dostupni u obliku kupole i dizajnirani s betonom visoke gustoće i armiranim čelikom.
Rashladni toranj
Njih neke vrste elektrana stavljaju višak topline koja se ne može promijeniti u toplinsku energiju zbog termodinamičkih zakona. Ti su tornjevi hiperbolični simboli nuklearne energije. Ovi tornjevi mogu stvarati jednostavno slatkovodnu paru.
Zaštita
Štiti radnike od utjecaja zračenja. U procesu cijepanja mogu nastati čestice poput alfa, beta, gama, brzih i sporih neutrona. Dakle, radi zaštite od njih, oko reaktora se koriste slojevi betona ili olova debeli. Alfa i beta čestice mogu se zaustaviti upotrebom debelih slojeva plastike ili metala.
Vrste nuklearnih reaktora
Širom svijeta postoje različite vrste nuklearnih reaktora. Na temelju svog dizajna koristi uran s različitim koncentracijama koji se koriste za gorivo, moderatore za odgodu procesa cijepanja i rashladne tekućine za prijenos topline. Reaktor PWR ili voda pod tlakom najčešći je tip reaktora.
PWR / Reaktor pod pritiskom
Ovakve vrste reaktora najčešće se koriste u svijetu. Koristi uobičajenu vodu kao i moderator, kao i rashladnu tekućinu. U tom slučaju rashladna tekućina može se požuriti da bi se zaustavila da ne iscuri u paru da bi se održala tijekom postupka. Snažne pumpe pomiču vodu pomoću cijevi, a toplinu iz kipuće vode prenose u sekundarnoj petlji. Rezultirajuća para pokreće turbinski generator za proizvodnju električne energije.
BWR / Reaktori s kipućom vodom
U tim reaktorima svjetlosni rat djeluje i kao rashladna tekućina i kao moderator. Rashladno sredstvo se odvaja na niskom tlaku da prokuha vodu. Para se može dovoditi izravno u turbinske generatore za proizvodnju električne energije.
Reaktori za jaku vodu pod pritiskom
Oni su poznati i kao reaktori tipa CANDU. Ti reaktori globalno znače oko 12% nuklearnih reaktora. Uglavnom se koriste na svim kanadskim nuklearnim stanicama. Ovi reaktori koriste tešku vodu poput rashladne tekućine i moderatora. Kao gorivo koristi prirodni uran jer se u vodenom reaktoru pod tlakom rashladna tekućina može koristiti za ključanje normalne vode u drugoj petlji.
Reaktori s plinskim hlađenjem
Ti se reaktori koriste samo u Velikoj Britaniji. Dostupni su u dvije vrste, naime Magnox i AGR (napredni reaktor s plinskim hlađenjem). Ovi reaktori koriste C02 poput rashladne tekućine i grafita poput moderatora. Gorivo koje se koristi u Magnoxu je prirodni uran, dok u AGR-u koristi pojačani uran.
Reaktori s laganom vodom od grafita
Ti se reaktori koriste u zemlji Rusiji. Dakle, ovi reaktori koriste uobičajenu vodu kao rashladnu tekućinu i grafit poput moderatora. U reaktorima s kipućom vodom, rashladna tekućina vrije kada se opskrbljuje kroz reaktor. Stvorena para dovodit će se izravno prema turbinskim generatorima. Rani projekti LWG tipa reaktora često su se koristili bez sigurnosnih karakteristika.
Reaktori brzih uzgajivača
Ti reaktori koriste brze neutrone za promjenu materijala poput U238 i Thorium232 u dijeljive materijale za gorivo reaktora. Ovaj se proces sjedinjuje s recikliranjem, koje ima kapacitet poboljšati dostupne izvore nuklearnog goriva. Ti reaktori rade u Rusiji.
Mali modularni reaktori
Suvremeni SMR uglavnom je ekonomski dizajniran. Ovi reaktori rastu kako bi opskrbljivali električnom energijom male električne mreže i vjerojatno opskrbljivali toplinom za resursne industrije. Ti se reaktori također mogu koristiti u većim mrežama kada raste potražnja.
Neki reaktori tipa SMR su u teškim fazama razvoja, poput potpuno podzemnih, smanjujući korištenje zemljišta, kadrove i sigurnosne zahtjeve. Neki od ovih reaktora sadrže sustave pasivne sigurnosti koji rade do 4 godine bez ponovnog punjenja
Neke druge vrste reaktora su CANDU, brzi uzgajivač, torij, kipuća voda, voda pod pritiskom, prizmatična, rastopljena sol, mali modularni, radioizotopski toplotni generatori, fuzijski reaktori, RBMK, Magnox, šljunčani sloj, superkritično vodeno hlađenje, AES-2006 / Reaktori tipa VVER-1000, VHTR, HTGR i Research.
Uporaba nuklearnog reaktora
The primjene nuklearnog reaktora uključuju sljedeće
- Oni se koriste u nuklearnim elektranama za proizvodnju električne energije i također se koriste u nuklearnom pomorskom pogonu.
- Nuklearne elektrane opskrbljuju potrebnom energijom za proizvodnju električne energije.
- Oni inače pokreću brodske propelere kako bi okretali osovine električnih generatora.
Dakle, ovdje se radi o pregled nuklearnog reaktora . Slično tome, diljem svijeta dostupni su različiti tipovi komercijalnih nuklearnih reaktora kao što su plinski hlađeni, brzi neutron i lagana vodena grafitna voda, voda pod tlakom, kipuća voda, teška voda pod tlakom i reaktor za brzi uzgoj. Evo pitanja za vas, koje se gorivo koristi u PHWR?
