Ensimmäinen ydin reaktori on suunniteltu käytettäväksi pommissa 239Pu: n tuottamiseksi. Sen jälkeen näitä reaktoreita käytetään eri tarkoituksiin, kuten sähköntuotanto ja käytetään myös alusten kuljettamiseen radioisotooppien tuottamiseen ja lämmön syöttämiseen. Eri malleissa on saatavana erityyppisiä ydinreaktoreita, joissa näiden reaktoreiden sähköntuotanto riippuu pääasiassa ydinfissiosta. Usein käytetyt reaktorit ovat PWR (painevesireaktori), BWR (kiehuvan veden reaktori) ja PHWR (paineistettu raskasvesireaktori). Tässä artikkelissa käsitellään yleiskatsausta ydinreaktorista, komponenteista ja tyypeistä.
Mikä on ydinreaktori?
Määritelmä: Ydinreaktori on olennainen järjestelmä ydinvoimalaitoksessa voimalaitos . Ne sisältävät ydinviemäreaktioita lämmön tuottamiseksi fissiomenetelmällä. Syntynyt lämpö voidaan käyttää höyryn kehruuta varten a turbiini . Joten sähköä voidaan tuottaa. Maailmassa on satoja kaupallisia reaktoreita, sillä yli 90 reaktoria sijaitsee Yhdysvalloissa. Joten ydinvoima on yksi suurimmista energianlähteistä luotettavalle ja hiilettömälle sähkölle.
Kuinka ydinreaktori toimii?
Ydinreaktorin päätehtävä on hallita ydinfissiota. Ydinreaktorin toimintaperiaate on ydinfissio ja se on eräänlainen menetelmä, jota käytetään ydinreaktorin jakamiseen atomeja sähkön tuottamiseksi. Ydinreaktorit käyttävät uraania, joka prosessoituu pieniksi keraamisiksi pelleteiksi ja pinotaan yhdessä polttoainesauvoiksi. Polttoainekokoonpano voidaan muodostaa yli 200 polttoainesauvan joukolla. Yleensä reaktorisydän voidaan valmistaa näiden kokoonpanojen kautta tehotason perusteella.
Ydinreaktorin astiassa polttoainesauvat asetetaan veteen. Joten se voi toimia sekä jäähdytysnesteenä että välittäjänä avustaen samalla vähentäen neutronien nopeutta. Nämä neutronit voidaan tuottaa fissiolla ketjureaktion ylläpitämiseksi.
Sen jälkeen reaktorin ytimeen voidaan asettaa säätösauvoja reaktionopeuden vähentämiseksi. Fissioprosessin kautta syntyvä lämpö voi tehdä vedestä höyryä turbiinin pyörimiseksi hiilettömän sähkön tuottamiseksi.
Komponentit
Olennaiset ydinreaktorin komponentit sisältävät pääasiassa seuraavat. Ydinreaktorikaavio on esitetty alla.
Ydinreaktorin lohkokaavio
- Ydin
- Heijastin
- Ohjaustangot
- Moderaattori
- Jäähdytysneste
- Turbiini
- Suojaus
- Jäähdytystornit
- Suojaus
Ydin
Reaktorin ydin sisältää ydinpolttoainetta lämmön tuottamiseksi. Se sisältää vähemmän rikastettua uraania, ohjausjärjestelmiä ja rakennemateriaaleja. Ytimen muoto on pyöreä sylinteri, jonka halkaisija on 5-15 metriä. Ydin sisältää useita yksittäisiä polttoainetappeja.
Heijastin
Heijastin on järjestetty ytimen ympärille replikoimaan ytimen pinnalta ylivuotavien neutronien takaosa.
Ohjaustangot
Ydinreaktorin säätösauvat on suunniteltu raskailla massaelementeillä. Tämän päätehtävä on imeä neutronit. Jotta se voi jatkaa tai pysäyttää reaktion. Tärkeimmät esimerkit näistä sauvoista ovat lyijy, kadmium jne.
Näitä sauvoja käytetään pääasiassa reaktorin käynnistämiseen, reaktion pitämiseen vakiotasolla ja reaktorin sammuttamiseen.
Moderaattori
Tärkein tehtävä moderaattori ydinreaktorissa on hidastaa neutroneja korkeilta energiatasoilta sekä suurilta nopeuksilta. Joten neutronilla on mahdollisuus osua polttoainesauvoihin, se kasvaa.
Nykyisin käytettyjä moderneja moderaattoreita ovat pääasiassa vesi H2o, raskas vesi D2o, beryllium ja grafiitti. Moderaattorin ominaisuudet ovat lämpöstabiilisuus korkea, säteily- ja kemiallinen stabiilisuus, syövyttömyys jne.
Jäähdytysneste
Materiaali, jota käytetään lämmön siirtämiseen polttoaineesta turbiiniin ytimen läpi, kuten vesi, nestemäinen natrium, raskas vesi, helium tai jokin muu, tunnetaan jäähdytysnesteenä. Jäähdytysnesteen ominaispiirteisiin kuuluvat pääasiassa sulamispiste, matala kiehumispiste, myrkytön, vähemmän viskositeettia, säteilyn ja kemikaalien stabiilisuus jne. Yleisesti käytettyjä jäähdytysnesteitä ovat Hg, He, Co2, H2o.
Turbiini
Turbiinin päätehtävä on siirtää lämpöenergia jäähdytyslaitteesta sähköön.
Suojaus
Suojarakenne erottaa ydinreaktorin ympäristöstä. Yleensä nämä ovat saatavana kupolin muotoisina ja suunniteltu tiheällä ja teräsvahvisteisella betonilla.
Jäähdytystorni
Jotkut voimalaitostyypit käyttävät näitä laittaakseen ylimääräisen lämmön, jota ei voida muuttaa lämpöenergiaksi termodynaamisten lakien takia. Nämä tornit ovat ydinenergian hyperbolisia symboleja. Nämä tornit voivat tuottaa yksinkertaisesti makean veden höyryä.
Suojaus
Se suojaa työskenteleviä miehiä säteilyvaikutuksilta. Fissioprosessissa voidaan muodostaa hiukkasia, kuten alfa, beeta, gamma, nopeat ja hitaat neutronit. Joten turvallisuuden takaamiseksi reaktorin ympärillä käytetään betonia tai paksuja lyijykerroksia. Alfa- ja beeta-hiukkaset voidaan pysäyttää käyttämällä paksuja muovi- tai metallikerroksia.
Ydinreaktorien tyypit
Maailmanlaajuisesti on saatavana erityyppisiä ydinreaktoreita. Suunnittelunsa perusteella se käyttää uraania eri pitoisuuksina, joita käytetään polttoaineena, moderaattoreita viivästyttämään fissiota ja jäähdytysnesteitä lämmönsiirtoon. PWR- tai painevesireaktori on yleisin reaktorityyppi.
PWR / painevesireaktori
Tämän tyyppisiä reaktoreita käytetään useimmiten maailmanlaajuisesti. Se käyttää normaalia vettä, kuten sekä moderaattoria että jäähdytysnestettä. Tässä jäähdytysnestettä voidaan kiirehtiä lopettamaan sen vilkkuminen höyryksi ylläpitämiseksi prosessin aikana. Tehokkaat pumput siirtävät vettä putkilla, siirtävät kiehuvasta vedestä tulevan lämmön toissijaisessa silmukassa. Tuloksena oleva höyry ajaa turbiinigeneraattoria tuottamaan sähköä.
BWR / kiehuvan veden reaktorit
Näissä reaktoreissa kevyt sota toimii kuten sekä jäähdytysneste että moderaattori. Jäähdytysneste asetetaan matalaan paineeseen veden kiehumiseksi. Höyry voidaan syöttää suoraan turbiinigeneraattoreihin sähkön tuottamiseksi.
Paineistetut raskasvesireaktorit
Nämä tunnetaan myös nimellä CANDU-tyyppiset reaktorit. Nämä reaktorit edustavat noin 12% ydinreaktoreista maailmanlaajuisesti. Näitä käytetään pääasiassa kaikissa Kanadan ydinvoimaloissa. Nämä reaktorit käyttävät raskasta vettä, kuten sekä jäähdytysnestettä että moderaattoria. Polttoaineena se käyttää luonnonuraania, koska paineistetussa vesireaktorissa jäähdytysnestettä voidaan käyttää normaalin veden kiehumiseen eri silmukassa.
Kaasujäähdytteiset reaktorit
Näitä reaktoreita käytetään vain Isossa-Britanniassa. Näitä on saatavana kahta tyyppiä, nimittäin Magnox ja AGR (edistyksellinen kaasujäähdytteinen reaktori). Nämä reaktorit käyttävät C02: ta kuten jäähdytysneste ja grafiitti kuten moderaattori. Magnoxissa käytetty polttoaine on luonnonuraania, kun taas AGR: ssä se käyttää parannettua uraania.
Kevytvesigrafiittireaktorit
Näitä reaktoreita käytetään Venäjällä. Joten nämä reaktorit käyttävät tavallista vettä jäähdytysaineena ja grafiittina kuten moderaattori. Kiehuvassa vesireaktorissa jäähdytysneste kiehuu, kun se syötetään koko reaktoriin. Syntynyt höyry toimitetaan suoraan turbiinigeneraattoreihin. Varhaisia LWG-tyyppisiä reaktoreita käytettiin usein ilman turvaominaisuuksia.
Nopeat kasvattajan reaktorit
Nämä reaktorit käyttävät nopeita neutroneja materiaalien, kuten U238 ja torium232, muuttamiseksi halkeamiskelpoisiksi materiaaleiksi reaktorin polttoaineeksi. Tämä prosessi yhdistetään kierrätykseen, jolla on kyky parantaa käytettävissä olevia ydinpolttoainevaroja. Nämä reaktorit toimivat Venäjällä.
Pienet moduulireaktorit
Moderni SMR on suunniteltu pääasiassa taloudellisesti. Nämä reaktorit kasvavat toimittamaan sähköä pieniin sähköverkkoihin ja todennäköisesti toimittamaan lämpöä resurssiteollisuudelle. Näitä reaktoreita voidaan käyttää myös suuremmissa verkkoissa kysynnän kasvaessa.
Jotkut SMR-tyyppiset reaktorit ovat vaikeissa kehitysvaiheissa, kuten täysin maan alla, mikä vähentää maankäyttöä, henkilöstöä ja turvallisuusvaatimuksia. Jotkut näistä reaktoreista sisältävät passiivisia turvajärjestelmiä, jotka toimivat jopa 4 vuotta ilman uudelleentäyttöä
Joitakin muita reaktorityyppejä ovat CANDU, pikakasvattaja, torium, kiehuva vesi, paineistettu vesi, prisma, sulasuola, pienet moduulirakenteet, radioisotooppilämpögeneraattorit, fuusioreaktorit, RBMK: t, Magnox, pikkukivi, ylikriittinen vesijäähdytteinen, AES-2006 / VVER-1000-, VHTR-, HTGR- ja Research-tyyppiset reaktorit.
Ydinreaktorin käyttö
ydinreaktorin sovellukset Sisällytä seuraavat
- Niitä käytetään ydinvoimalaitoksissa sähkön tuottamiseen ja niitä käytetään myös ydinvoimaloissa.
- Ydinvoimalaitokset toimittavat tarvittavan energian sähköenergian tuottamiseen.
- Nämä ajavat alusten potkurit muuten kääntämään sähkögeneraattoreiden akseleita.
Näin ollen kyse on kaikesta yleiskatsaus ydinreaktorista . Vastaavasti eri puolilla maailmaa on saatavana erityyppisiä kaupallisia ydinreaktoreita, kuten kaasujäähdytteinen, nopea neutroni- ja kevytvesigrafiitti, paineistettu vesi, kiehuva vesi, paineistettu raskas vesi ja nopea kasvatusreaktori. Tässä on kysymys sinulle, mitä polttoainetta käytetään PHWR: ssä?
