Kølevæsken i en atomreaktor er et flydende eller gasformigt stof, der føres gennem reaktorkernen og fjerner varme fra den, som frigives som et resultat af kernefissionsreaktionen .
I dobbeltkredsløbsreaktorer (for eksempel VVER ) kommer kølevæsken fra reaktoren ind i dampgeneratoren , hvori der genereres damp, der driver turbinerne , og i enkeltkredsreaktorer (for eksempel RBMK ) selve kølemidlet ( damp-vand eller gas) kan tjene som arbejdsvæske i turbinecyklussen. I forskning (for eksempel materialevidenskab) og specielle reaktorer (for eksempel i reaktorer til akkumulering af radioaktive isotoper) afkøler kølevæsken kun reaktoren, den resulterende varme bruges ikke.
Kravene til kølemidler er som følger:
I termiske neutronreaktorer bruges vand (normalt og tungt ), vanddamp , organiske væsker, kuldioxid som kølemiddel ; i hurtige neutronreaktorer - flydende metaller (hovedsageligt natrium ), såvel som gasser (for eksempel vanddamp, helium ). Ofte er kølevæsken en væske, som også er en moderator .
En af de mest almindelige kølemidler er vand . Naturligt vand indeholder en lille mængde tungt vand (0,017%), forskellige urenheder og opløste gasser . Tilstedeværelsen af urenheder og gasser gør vand kemisk aktivt med metaller . Derfor renses vand, før det bruges som varmebærer, fra urenheder ved destillation og afluftes , det vil sige, at gasser fjernes fra vandet.
Radioaktivt vand cirkulerer i det primære kredsløb. Hovedkilden til vandradioaktivitet er urenheder, hvis udseende i vand er forbundet med korrosion af de primære kredsløbskomponenter og teknologisk forurening af den ydre overflade af brændstofstænger med fissile stoffer . Koncentrationen af radioaktive urenheder i vand reduceres ved filtrering . Under påvirkning af neutroner på iltkerner er reaktionerne 18 O (n, γ) 19 O; 16 O(n, p) 16 N, hvori der dannes radioaktive kerner 19 O (T ½ = 29,4 s) og 16 N (T ½ = 4 s). Imidlertid er aktiviteten af 19 O og 16 N lav sammenlignet med aktiviteten af urenheder.
Ulemperne ved vand som kølemiddel er det lave kogepunkt (100 °C ved et tryk på 1 atm) og absorptionen af termiske neutroner . Den første ulempe elimineres ved at øge trykket i det primære kredsløb. Vandets absorption af termiske neutroner kompenseres ved brug af nukleart brændsel baseret på beriget uran .
Se også:
Tungt vand adskiller sig lidt fra almindeligt vand i dets kemiske og termofysiske egenskaber. Det absorberer praktisk talt ikke neutroner, hvilket gør det muligt at bruge naturligt uran som nukleart brændsel i reaktorer med en moderator for tungt vand. Tungt vand er dog stadig lidt brugt i reaktorkonstruktioner på grund af dets høje omkostninger.
se også
Af de flydende metalkølemidler er natrium den mest mestrede . Det er kemisk aktivt med de fleste metaller ved en relativt lav temperatur, og denne aktivitet af natrium skyldes iblanding af natriumoxider. Derfor renses natrium grundigt fra oxider, hvorefter det ikke reagerer med mange metaller ( Mo , Zr , rustfrit stål osv.) op til 600-900 °C.
Se også:
Af de testede organiske væsker viste nogle af polyphenylerne, herunder diphenyl og triphenyl , sig at være de mest stabile under forhold med forhøjede temperaturer og strålingseksponering . På trods af fordelene viste sådanne kølemidler sig imidlertid at være for ustabile til neutronbestråling; derfor blev sådanne reaktorer ikke brugt industrielt.
Se også:
Hovedgaskølevæsken er kuldioxid . Det er billigt, kendetegnet ved øget tæthed og volumetrisk varmekapacitet sammenlignet med andre gasser . Kuldioxidens ætsende effekt på metaller afhænger af iltindholdet. Det er til stede i kuldioxid som en urenhed og dannes desuden ved høje temperaturer i processen med dissociation af CO 2 -molekyler til carbonmonoxid CO og oxygen O 2 .
Se også: