Az első nukleáris reaktort bombákban történő felhasználásra tervezték 239Pu előállítására. Ezt követően ezeket a reaktorokat különböző célokra használják, például elektromos geneártor és hajók meghajtásában is használják radioizotópok előállítására és hőellátásra. Különböző típusú atomreaktorok állnak rendelkezésre különböző konstrukciókban, ahol ezekben a reaktorokban az energiatermelés főként a maghasadás függvénye. A gyakran használt reaktorok a PWR (nagynyomású vizes reaktor), a BWR (forró vizes reaktor) és a PHWR (nagynyomású nehézvizes reaktor). Ez a cikk a nukleáris reaktor, az alkatrészek és típusok áttekintését tárgyalja.
Mi az a nukleáris reaktor?
Meghatározás: A nukleáris reaktor elengedhetetlen rendszere egy atomban erőmű . Maguk közé tartoznak a nukleáris lefolyási reakciók, amelyek a hasadásnak nevezett módszerrel hőt termelnek. A keletkező hő felhasználható gőz előállítására a fonáshoz a turbina . Így villamos energiát lehet előállítani. Világszerte több száz kereskedelmi reaktor létezik, mivel az USA-ban több mint 90 reaktor található. Tehát az atomerőmű az egyik legnagyobb energiaforrás a megbízható és széndioxid-mentes villamos energia számára.
Hogyan működik egy atomreaktor?
Az atomreaktor fő feladata a maghasadás szabályozása. A nukleáris reaktor működési elve a maghasadás, és ez egyfajta módszer a hasadásra atomok áramtermelésre. A nukleáris reaktorok uránt használnak, amely apró kerámia pelletekké alakul át, és együtt rakják őket üzemanyag-rudakba. Üzemanyag-egységet 200 üzemanyag feletti rúd csomójával lehet kialakítani. Általában egy reaktormagot ezeken az egységeken keresztül lehet előállítani a teljesítményszint alapján.
Az atomreaktor tartályában az üzemanyag-rudak a vízbe kerülnek. Annak érdekében, hogy hűtőfolyadékként és közvetítőként is működhessen, hogy segítsen, miközben csökkenti a neutronok sebességét. Ezek a neutronok hasadással keletkezhetnek a láncreakció fenntartása érdekében.
Ezt követően vezérlő rudak helyezhetők a reaktor magjába a reakció sebességének csökkentése érdekében. A hasadási folyamat során keletkező hő a gőzzé varázsolhatja a vizet, hogy a turbinát forgassa szén-dioxid-mentes villamos energia előállítására.
Alkatrészek
A lényeges az atomreaktor alkatrészei főleg a következőket tartalmazza. Az atomreaktor diagramja az alábbiakban látható.
Nukleáris reaktor blokkdiagramja
- Mag
- Reflektor
- Vezérlő rudak
- Moderátor
- Hűtőfolyadék
- Turbina
- Elzárás
- Hűtő tornyok
- Árnyékolás
Mag
A reaktor magja a hő előállításához nukleáris üzemanyagot tartalmaz. Magában foglalja a kevésbé dúsított uránt, szabályozó rendszereket és szerkezeti anyagokat. A mag alakja egy kör alakú henger, amelynek átmérője 5-15 méter. A mag számos egyedi tüzelőcsapot tartalmaz.
Reflektor
A reflektor a mag körül van elrendezve, hogy megismételje a mag felületéről túlcsorduló neutronok hátulját.
Vezérlő rudak
Atomreaktor vezérlő rudak nehéz tömegű elemekkel vannak kialakítva. Ennek fő feladata a neutronok felszívása. Annak érdekében, hogy folytassa vagy megállítsa a reakciót. Ezeknek a rudaknak a fő példái az ólom, a kadmium stb.
Ezeket a rudakat főleg a reaktor beindításához, a reakció állandó szinten tartásához és a reaktor leállításához használják.
Moderátor
A fő funkciója moderátor egy atomreaktorban a neutronok lelassítása a magas energiaszinttől és a nagy sebességektől. Annak érdekében, hogy esélye legyen a neutronnak ütni az üzemanyag-rudakat, ez megnő.
A jelenleg alkalmazott modern moderátorok főleg a H2o vizet, a nehézvizet D2o, a berilliumot és a grafitot tartalmazzák. A moderátor tulajdonságai: a hőállóság magas, sugárzási és kémiai stabilitás, nem maró hatás stb.
Hűtőfolyadék
Hűtőfolyadéknak nevezik azt az anyagot, amelyet a tüzelőanyag hőjének a turbinán a magon keresztül történő átvitelére használnak, például víz, folyékony nátrium, nehézvíz, hélium vagy valami más. A hűtőfolyadék jellemzői közé tartozik az olvadáspont alacsony, a forráspont magas, nem mérgező, kevesebb a viszkozitás, a sugárzás stabilitása és a vegyi anyagok stb. Általában használt hűtőfolyadékok: Hg, He, Co2, H2o.
Turbina
A turbina fő feladata, hogy a hűtőközeg-készülék hőenergiáját átadja az áramnak.
Elzárás
A konténer elválasztja az atomreaktort a környezettől. Általában ezek kupola alakúak, nagy sűrűségű és acélvasalott betonnal vannak kialakítva.
Hűtőtorony
Ezeket bizonyos típusú erőművek arra használják, hogy a termodinamikai törvények miatt a hőfelesleget hőenergiává ne változtassák. Ezek a tornyok az atomenergia hiperbolikus szimbólumai. Ezek a tornyok egyszerűen édesvízgőzt képesek előállítani.
Árnyékolás
Megvédi a dolgozó embereket a sugárzástól. A hasadási folyamatban olyan részecskék képződhetnek, mint az alfa, a béta, a gamma, a gyors és lassú neutronok. Tehát a biztonság biztosítása érdekében a reaktor körül beton- vagy ólomvastag rétegeket használnak. Az alfa- és béta-részecskéket vastag műanyag- vagy fémrétegek segítségével lehet megállítani.
A nukleáris reaktorok típusai
Világszerte különböző típusú atomreaktorok állnak rendelkezésre. Tervezése alapján különböző koncentrációjú uránt használ az üzemanyaghoz, moderátorok késleltetik a hasadási folyamatot és a hűtőfolyadékokat a hőátadáshoz. A PWR vagy túlnyomásos víz reaktor a leggyakoribb típusú reaktor.
PWR / túlnyomásos víz reaktor
Ezeket a típusú reaktorokat használják világszerte leggyakrabban. Normál vizet használ, mint a moderátor, mind a hűtőfolyadék. Ebben a hűtőfolyadékot meg lehet rohanni, hogy megakadályozzuk a gőzbe történő felvillanást a folyamat során. Erőteljes szivattyúk csövek segítségével mozgatják a vizet, másodlagos hurokban továbbítják a forrásban lévő víz hőjét. Az így keletkező gőz a turbina generátort áramtermelésre hajtja.
BWR / Forróvizes reaktorok
Ezekben a reaktorokban a könnyű háború úgy működik, mint a hűtőfolyadék, valamint a moderátor. A hűtőfolyadékot kis nyomáson félretesszük a víz forralásához. A gőzt közvetlenül a turbina generátorokhoz lehet eljuttatni villamos energia előállítására.
Nyomás alatt álló nehézvizes reaktorok
Ezeket CANDU típusú reaktoroknak is nevezik. Ezek a reaktorok a nukleáris reaktorok mintegy 12% -át jelentik világszerte. Ezeket főleg az összes kanadai atomerőműben használják. Ezek a reaktorok nehéz vizet használnak, mint például hűtőfolyadék és moderátor. Tüzelőanyagként természetes uránt használ, mert egy nyomás alatt álló vízreaktorban a hűtőfolyadék felhasználható normál víz forrasztására egy másik hurokban.
Gázhűtéses reaktorok
Ezeket a reaktorokat csak az Egyesült Királyságban használják. Kétféle típus érhető el, nevezetesen a Magnox és az AGR (fejlett gázhűtéses reaktor). Ezek a reaktorok C02-t használnak, mint a hűtőfolyadék és a grafit, mint a moderátor. A Magnoxban használt üzemanyag természetes urán, míg az AGR-ben fokozott uránt használ.
Könnyűvizes grafitreaktorok
Ezeket a reaktorokat Oroszországban használják. Tehát ezek a reaktorok szokásos vizet használnak hűtőfolyadékként és grafitként, mint a moderátor. Forrásban lévő reaktorokban a hűtőfolyadék akkor forral, amikor az az egész reaktorban betáplálódik. A keletkezett gőzt közvetlenül a turbina generátorokhoz juttatják. A korai LWG típusú reaktorokat gyakran biztonsági jellemzők nélkül üzemeltették.
Gyors tenyésztő reaktorok
Ezek a reaktorok gyors neutronokat használnak az olyan anyagok átalakításához, mint az U238 és a torium232 hasadó anyagokká a reaktor üzemanyagaként. Ezt a folyamatot egyesíti az újrafeldolgozás, amely képes növelni az elérhető nukleáris üzemanyag-forrásokat. Ezek a reaktorok Oroszországban működnek.
Kis moduláris reaktorok
A modern SMR-t elsősorban gazdaságilag tervezték. Ezek a reaktorok egyre növekszenek, hogy villamos energiát szolgáltassanak a kis villamosenergia-hálózatokhoz, és valószínűleg hőt szolgáltassanak az erőforrás-ipar számára. Ezeket a reaktorokat nagyobb hálózatokban is lehet használni, amikor a kereslet növekszik.
Egyes SMR típusú reaktorok nehéz fejlesztési szakaszban vannak, például teljesen a föld alatt, csökkentve a földhasználatot, a személyzeti és biztonsági követelményeket. Néhány ilyen reaktor passzív biztonsági rendszereket tartalmaz, amelyek akár 4 évig is működnek újratöltés nélkül
Néhány más típusú reaktor a CANDU, a gyors tenyésztő, a tórium, a forrásban lévő víz, a túlnyomásos víz, a prizma, az olvadt só, a kis moduláris, a radioizotópos hőgenerátorok, a fúziós reaktorok, az RBMK-k, a Magnox, a kavicságy, a szuperkritikus vízhűtéses, AES-2006 / VVER-1000, VHTR, HTGR és Research típusú reaktorok.
A nukleáris reaktor felhasználása
A atomreaktor alkalmazásai a következőket tartalmazzák
- Ezeket atomerőművekben használják villamos energia előállítására, és a tengeri atomerőművekben is használják.
- Az atomerőművek biztosítják az elektromos energia előállításához szükséges energiát.
- Ezek különben a hajók propellereit hajtják, hogy megfordítsák az elektromos generátorok tengelyeit.
Így mindez egy atomreaktor áttekintése . Hasonlóképpen a világon különböző típusú kereskedelmi reaktorok állnak rendelkezésre, mint például gázhűtéses, gyors neutron- és könnyűvíz-grafit, nyomás alatti víz, forrásban lévő víz, nagynyomású nehézvíz és gyors tenyésztő reaktor. Itt van egy kérdés, mi az üzemanyag a PHWR-ben?
