Kogende trykvandsreaktor

En kogende  vandreaktor ( BWR ) er en type trykvandkølet atomreaktor , hvor damp genereres direkte i kernen og sendes til en turbine .

Ud over denne type reaktorer kan atomreaktorer af grafit-vand-typen , for eksempel RBMK og EGP-6 , koge .

Karakteristiske træk

I atomkraftværker med ikke-kogende reaktorer er vandtemperaturen i det primære kredsløb under kogepunktet. Ved de temperaturer, der er nødvendige for at opnå en acceptabel effektivitet (mere end 300 °C), er dette kun muligt ved høje tryk (i VVER-1000- reaktorer er driftstrykket i beholderen 160 atm), hvilket kræver oprettelse af en høj- styrkebeholder. Mættet og ikke-radioaktiv vanddamp under et tryk på 12–60 atm ved temperaturer op til 330 °C genereres i det sekundære kredsløb. I kogende vandreaktorer produceres en damp-vand-blanding i kernen. Vandtrykket i det primære kredsløb er omkring 70 atm. Ved dette tryk koger vand i kernens volumen ved en temperatur på 280 °C. Kogende vandreaktorer har en række fordele i forhold til ikke-kogende vandreaktorer. I kogende vandreaktorer arbejder beholderen ved et lavere tryk; der er ingen dampgenerator i atomkraftværkets kredsløb .

Et træk ved kogende vandreaktorer er, at de ikke har borregulering , kompensation for langsomme ændringer i reaktivitet (for eksempel brændstofforbrænding) udføres kun af inter-kassette-absorbere lavet i form af et kryds. Borregulering er ikke mulig på grund af den gode opløselighed af bor i damp (det meste af det vil blive ført bort til turbinen). Bor introduceres kun under brændstofpåfyldning for at skabe dyb underkritik .

I de fleste kogende vandreaktorer er absorberstængerne i kontrol- og beskyttelsessystemet (CPS) placeret i bunden. Således øges deres effektivitet betydeligt, da den maksimale flux af termiske neutroner i reaktorer af denne type flyttes til den nederste del af kernen . En sådan ordning er også mere bekvem til brændstofpåfyldning og frigør den øvre del af reaktoren fra CPS-drevene, hvilket gør det muligt at organisere dampseparation mere bekvemt [1] .

Fordele

• Mangel på dampgeneratorer, trykkompensatorer
• Reaktorens første kredsløb arbejder ved et tryk på 70 atmosfærer mod 160 for VVER
• Lavere driftstemperaturer, inklusive dem i brændstofstave
• På grund af afvisningen af ​​neutronabsorption i bor, og lidt svagere neutronmoderering (på grund af damp), vil produktionen af ​​plutonium i en sådan reaktor være højere end i VVER, og den anvendte andel af U238 er også højere.

Ulemper

• Det er umuligt at påfylde brændstof uden at lukke reaktoren (for trykreaktorer; kanaltype kogende vandreaktorer (RBMK) tillader tankning uden at lukke reaktoren)
• Mærkbart mere kompleks kontrol , tilstedeværelsen af ​​forbudte tilstande i strøm-/kølevæskeflowhastighedsplanet, behovet for flere feedbacksensorer
• Vi har brug for en reaktorbeholder, der er ~2 gange større i volumen end en VVER med sammenlignelig effekt. På trods af at den er designet til mindre tryk, er den sværere at fremstille og transportere.
• Turbineforurening med vandaktiveringsprodukter - kortlivet N-17 og spor af tritium. Dette komplicerer rutinearbejde i høj grad. Derudover er det nødvendigt at opsætte fælder til at udvinde radioaktive korrosionsprodukter fra dampsløjferne.
• Kavitationskorrosion og radiolyse i brændstofstave med fjernelse af radioaktivitet ind i turbinen og kondensatoren, samt med fjernelse af brint og ilt fra kernen (virkelige tilfælde af eksplosioner af detonerende gas med skade på systemet ved Hamaoka-1 NPP og Brunsbuttel NPP er kendt )

Arbejdsforhold

For stabil drift af en kogende vandreaktor vælges en tilstand, hvor massedampindholdet ikke overstiger en vis værdi. Ved høje værdier af massedampindholdet kan driften af ​​reaktoren være ustabil. Denne ustabilitet forklares ved, at damp fortrænger vand fra kernen, og dette øger neutronmoderationslængden L S . Hvis kogningen er for voldsom, stiger værdien af ​​L S så meget, at reaktoren får negativ reaktivitet , og reaktoreffekten begynder at falde.

Reduktion af effekten reducerer intensiteten af ​​kogningen, massedampindholdet og dermed længden af ​​decelerationen. Som et resultat af en sådan proces frigives reaktivitet, hvorefter reaktoreffekten og kogeintensiteten begynder at stige. Der opstår en effektudsving, der er farlig for reaktordesignet og driftspersonalet.

Når dampindholdet er under det tilladte niveau, forekommer sådanne farlige effektudsving ikke, reaktoren selvregulerer, hvilket giver en stationær driftsform. Et fald i effektniveauet og et fald i intensiteten af ​​kogningen frigiver således reaktivitet, hvilket sikrer tilbagevenden af ​​effektniveauet til det oprindelige. Dampindholdet i vand ved udgangen af ​​kernen afhænger af effekttætheden. Derfor begrænser det tilladte dampindhold, under hvilket der sikres en stabil drift af kogendevandsreaktoren, reaktorens effekt med givne kernedimensioner. Med en sådan begrænsning fjernes mindre strøm fra en enhedsvolumen i en kogende reaktor end fra en enhedsvolumen i en ikke-kogende reaktor. Dette er en væsentlig ulempe ved kogende vandreaktorer.

Ovenstående gælder for kernen, hvor volumen af ​​vandmoderator er for stor i forhold til dens optimale mængde, bestemt ud fra forholdet mellem vandvolumenet og brændstofvolumenet. I dette tilfælde bringer et fald i mængden af ​​neutronmoderatorvand i kernen på grund af kogning forholdet mellem moderator- og brændstofvolumen tættere på den optimale og fører til en stigning i brændstoffets udbredelsesegenskaber.

I tilfælde af en overfyldt kerne, hvor der er relativt knaphed på vand, selv i mangel på kogning, vil udseendet af kogning blive ledsaget af et fald i kraft på grund af manglen på neutronmoderering på vand og forringelsen af ​​avlsegenskaberne af sådan et brændstofmedium.

Litteratur

• Petunin V.P. Termisk energiteknik af nukleare installationer M.: Atomizdat, 1960.
• Levin VE Kernefysik og atomreaktorer. 4. udg. — M.: Atomizdat, 1979.

Noter

1. ↑ Bartolomey G. G., Bat G. A., Baibakov V. D., Alkhutov M. S. Grundlæggende om teorien og metoder til beregning af atomkraftreaktorer / Ed. G. A. Batya. - M. : Energoizdat, 1982. - S. 426. - 511 s.