Trykvand atomreaktor

En vandkølet atomreaktor er en reaktor , der bruger almindeligt ( let ) vand som moderator og kølemiddel . Den mest almindelige type trykvandsreaktor i verden er trykvand. VVER- reaktorer produceres i Rusland , i andre lande er det almindelige navn for sådanne reaktorer PWR (trykvandsreaktor, fra engelsk trykvandsreaktor ). En anden type trykvandsreaktorer - " kogende ".  

Konstruktion

Kernen i en vandkølet reaktor er samlet af brændselselementer fyldt med plade eller cylindriske brændselselementer . Brændstofsamlingens krop er lavet af plademateriale ( aluminium , zirconium ), som svagt absorberer neutroner . Samlingerne placeres i et cylindrisk bur, som sammen med samlingerne placeres i reaktorbeholderen. Det ringformede mellemrum mellem det og cellens ydre væg, fyldt med vand, fungerer som en reflektor. Vand, der passerer fra bund til top gennem hullerne mellem brændstofelementerne, afkøler dem. Således udfører den funktionen som kølemiddel, moderator og reflektor. Reaktorbeholderen er beregnet for styrke baseret på vandtryk. Husets hals er lukket med et hermetisk låg, som fjernes ved på- og aflæsning af brændstofelementer.

Fysiske trykvandsreaktorer bruger typisk vand ved atmosfærisk tryk. Legeme af sådanne reaktorer har ikke et forseglet dæksel, og vandet i dem er under atmosfærisk tryk (har et åbent niveau).

Krafttrykvandsreaktorer ( især VVER ) skal fungere med trykvand. Brugen af ​​vand som kølemiddel og moderator bestemmer en række specifikke egenskaber ved reaktorer. Derfor er disse reaktorer normalt adskilt i en separat gruppe og kaldes trykvandsreaktorer.

Eksempler på trykvandsreaktorer:

Funktioner ved brugen af ​​vand

Fordele

Brugen af ​​vand som kølemiddel og moderatorkølemiddel i nukleare installationer har en række fordele.

  1. Fremstillingsteknologien for sådanne reaktorer er velundersøgt og udviklet.
  2. Vand, der har gode varmeoverførselsegenskaber, pumpes relativt let og med lavt strømforbrug. (Under samme forhold er varmeoverførselskoefficienten for tungt vand 10 % højere sammenlignet med varmeoverførselskoefficienten for let vand).
  3. Brugen af ​​vand som varmebærer tillader direkte generering af damp i reaktoren ( kogende vandreaktorer ). Let vand bruges også til at organisere en damp-vand-cyklus i det sekundære kredsløb.
  4. Ikke-brændbarheden og umuligheden af ​​størkning af vand forenkler problemet med drift af reaktoren og hjælpeudstyret.
  5. Almindelig kemisk demineraliseret vand er billigt.
  6. Brugen af ​​vand sikrer sikkerheden ved reaktordrift.
  7. I reaktorer med en vandkølet moderator, med et passende design af kernen, kan der opnås en negativ temperaturkoefficient for reaktivitet , som beskytter reaktoren mod vilkårlig kraftacceleration.
  8. Giver dig mulighed for at skabe blokke med en kapacitet på op til 1600 MW .

Ulemper

  1. Vand interagerer med uran og dets forbindelser ( korroderer ) i nødsituationer, så brændstofelementer har korrosionsbestandige skaller (normalt zirconium ). Ved forhøjede vandtemperaturer skal der også vælges konstruktionsmaterialer med tilstrækkeligt gode anti-korrosionsegenskaber, eller der skal opretholdes et særligt vandkemi-regime, der binder ilt dannet i vand under dets radiolyse . Det er især nødvendigt at bemærke den høje korrosionshastighed af mange metaller i vand ved temperaturer over 300 °C.
  2. Problemet med at vælge korrosionsbestandige materialer kompliceres af behovet for at have højt vandtryk ved forhøjede temperaturer. Behovet for at have et højt tryk i reaktoren komplicerer designet af reaktorbeholderen og dens individuelle komponenter.
  3. Muligheden for en ulykke med en kølevæskelækage og behovet for midler til at kompensere for det.
  4. Omkostningerne til tungt vand er høje (kun relevant for tungtvandsreaktorer af CANDU -typen , sådanne reaktorer blev ikke bygget i USSR ). Dette kræver minimering af vandlækage og -tab, hvilket komplicerer design af kraftudstyr og drift af anlægget.

Vandaktivering

Et vigtigt problem, når man bruger vand til at køle reaktorer, er induceret aktivitet , som bestemmes af aktiveringen af ​​kølemiddelkerner, når de fanger neutroner. Både ilt og brint af vand såvel som urenhedskerner udsættes for aktivering : for eksempel korrosionsprodukter af udstyr i det 1. kredsløb ( jern , kobolt , nikkel , chrom ), samt salte af natrium, calcium, magnesium osv. opløst i vand, selve vandet bestemmes hovedsageligt af aktiviteten af ​​nitrogen-16- isotopen (dannet af oxygen-16 ved (n, p)-reaktionen), hvis halveringstid er ca. 7 sekunder. Mindre end et minut efter reaktorens nedlukning falder radioaktiviteten af ​​kølevæsken i 1. kredsløbet hundredvis af gange og bestemmes kun af aktiviteten af ​​korrosionsprodukter, der fjernes fra vandet på ionbytterfiltre.

Vandaktivering kan også forekomme, når tætheden af ​​brændselselementets beklædning krænkes, hvilket fører til indtrængning af fissionsprodukter i kølevæsken, primært radioaktivt jod og cæsium .

Al induceret radioaktivitet refererer imidlertid til stoffer, der forbliver i det primære kredsløb, og derfor, i trykvandsreaktorer, i modsætning til kogende vandreaktorer, kommer radioaktive stoffer karakteriseret ved induceret aktivitet ikke ind i turbinen og kondensatoren og andet sekundært kredsløbsudstyr.

Se også

Litteratur