Esimene tuumaenergia reaktor oli mõeldud kasutamiseks pommides 239Pu genereerimiseks. Pärast seda kasutatakse neid reaktoreid erinevatel eesmärkidel, näiteks elektritootmine ja kasutatakse ka laevade tõukel radioisotoopide genereerimiseks ja soojuse tarnimiseks. Erinevate konstruktsioonidega tuumareaktoreid on saadaval erinevat tüüpi, kus nende reaktorite energiatootmine sõltub peamiselt tuuma lõhustumisest. Sageli kasutatavad reaktorid on PWR (survevee reaktor), BWR (keeva veega reaktor) ja PHWR (raskeveega survestatud reaktor). Selles artiklis käsitletakse tuumareaktori, komponentide ja tüüpide ülevaadet.
Mis on tuumareaktor?
Definitsioon: Tuumareaktor on tuumaenergia oluline süsteem elektrijaam . Need hõlmavad tuuma äravoolu reaktsioone soojuse saamiseks meetodil, mida nimetatakse lõhustumiseks. Tekkivat soojust saab kasutada ketramiseks auru valmistamiseks a turbiin . Et saaks toota elektrit. Maailmas on sadu kommertsreaktoreid, kuna üle 90 reaktori asuvad USA-s. Nii et tuumaenergia on usaldusväärse ja süsinikuvaba elektrienergia üks suurimaid energiaallikaid.
Kuidas tuumareaktor töötab?
Tuumareaktori peamine ülesanne on kontrollida tuuma lõhustumist. Tuumareaktori tööpõhimõte on tuumalõhustumine ja see on ühte tüüpi meetod, mida kasutatakse tuuma lõhustamiseks aatomid elektri tootmiseks. Tuumareaktorites kasutatakse uraani, mis töötleb väikestest keraamilistest graanulitest ja laotatakse ühiselt kütusevarrastesse. Kütusekomplekti saab moodustada üle 200 kütusevarda hunnikust. Tavaliselt saab reaktori südamiku valmistada nende sõlmede kaudu, lähtudes võimsuse tasemest.
Tuumareaktori anumas asetatakse kütusevardad vette. Nii et see võib toimida nii jahutusvedeliku kui ka vahendajana, aidates samal ajal vähendada neutronite kiirust. Need neutronid võivad tekkida lõhustumise kaudu, et säilitada ahelreaktsioon.
Pärast seda saab reaktsioonikiiruse vähendamiseks reaktorisüdamikku asetada kontrollvardad. Lõhustumisprotsessi käigus tekkiv soojus võib muuta vee auruks turbiini pööramiseks süsinikuvaba elektri tootmiseks.
Komponendid
Oluline tuumareaktori komponendid sisaldavad peamiselt järgmist. Tuumareaktori skeem on toodud allpool.
Tuumareaktori plokkskeem
- Tuum
- Helkur
- Juhtimisvardad
- Moderaator
- Jahutusvedelik
- Turbiin
- Piiramine
- Jahutavad tornid
- Varjestamine
Tuum
Reaktori südamik sisaldab soojuse tekitamiseks tuumakütust. See sisaldab vähem rikastatud uraani, juhtimissüsteeme ja struktuurimaterjale. Südamiku kuju on ümmargune silinder läbimõõduga 5 kuni 15 meetrit. Tuum sisaldab mitmeid üksikuid kütusetappe.
Helkur
Helkur on paigutatud südamiku ümber, et korrata südamiku pinnalt üle voolavate neutronite tagumist osa.
Juhtimisvardad
Tuumareaktori juhtvardad on kavandatud raskete massielementidega. Selle peamine ülesanne on neutronite leotamine. Et see saaks reaktsiooni jätkata või peatada. Nende varraste peamisteks näideteks on plii, kaadmium jne.
Neid vardaid kasutatakse peamiselt reaktori käivitamiseks, reaktsiooni püsival tasemel hoidmiseks ja reaktori sulgemiseks.
Moderaator
Peamine funktsioon moderaator tuumareaktoris on aeglustada neutronite taset nii suurel energiatasemel kui ka suurel kiirusel. Nii et neutronil on võimalus kütusevardaid tabada, suureneb see.
Praegu kasutatavate moodsate moderaatorite hulka kuuluvad peamiselt vesi H2o, raske vesi D2o, berüllium ja grafiit. Moderaatori omadused on termilise stabiilsus on kõrge, kiirgus- ja keemiline stabiilsus, mittesöövitavus jne.
Jahutusvedelik
Materjali, mida kasutatakse soojuse ülekandmiseks turbiinist südamiku kaudu nagu vesi, vedel naatrium, raske vesi, heelium või midagi muud, nimetatakse jahutusvedelikuks. Jahutusvedeliku omadused hõlmavad peamiselt sulamistemperatuuri, madalat keemistemperatuuri, mittetoksilisust, vähem viskoossust, kiirguse ja kemikaalide stabiilsust jne. Tavaliselt kasutatakse jahutusvedelikke Hg, He, Co2, H2o.
Turbiin
Turbiini peamine ülesanne on jahutusvedeliku seadme soojusenergia ülekandmine elektrile.
Piiramine
Tõkestus eraldab tuumareaktori ümbrusest. Üldiselt on need saadaval kuplikujulisena ning on projekteeritud suure tihedusega ja terasest raudbetooniga.
Jahutustorn
Neid kasutavad mõned elektrijaamad, et panna ülejääev soojusenergia termodünaamiliste seaduste tõttu soojusenergiaks. Need tornid on tuumaenergia hüperboolsed sümbolid. Need tornid võivad tekitada lihtsalt mageveeauru.
Varjestamine
See kaitseb töötavaid mehi kiirgusmõju eest. Lõhustumisprotsessis võivad tekkida sellised osakesed nagu alfa, beeta, gamma, kiired ja aeglased neutronid. Nii et nende ohutuse tagamiseks kasutatakse reaktori ümber betooni või plii paksusid kihte. Alfa- ja beetaosakesi saab peatada paksude plast- või metallikihtide abil.
Tuumareaktorite tüübid
Kogu maailmas on saadaval erinevaid tuumareaktoreid. Selle konstruktsiooni põhjal kasutab see kütuseks kasutatava erineva kontsentratsiooniga uraani, moderaatoreid lõhustumisprotsessi edasilükkamiseks ja jahutusvedelikke soojusülekandeks. PWR ehk survestatud veega reaktor on kõige tavalisem reaktoritüüp.
PWR / survestatud veereaktor
Seda tüüpi reaktoreid kasutatakse kõige sagedamini kogu maailmas. See kasutab tavalist vett nagu nii moderaatorit kui ka jahutusvedelikku. Selles saab jahutusvedelikku kiirustada, et see ei aurustuks protsessi käigus. Võimsad pumbad liigutavad vett torude abil, edastavad keeduveest tuleva soojuse sekundaarses kontuuris. Saadud aur juhib turbiini generaatorit elektri tootmiseks.
BWR / keeva veega reaktorid
Nendes reaktorites toimib kerge sõda nii jahutusvedeliku kui ka moderaatorina. Jahutusvedelik pannakse vee keetmiseks madalale rõhule. Auru saab elektri tootmiseks suunata otse turbiinigeneraatoritesse.
Survestatud raskeveereaktorid
Neid nimetatakse ka CANDU tüüpi reaktoriteks. Need reaktorid tähistavad umbes 12% kogu tuumareaktorist. Neid kasutatakse peamiselt kõigis Kanada tuumajaamades. Need reaktorid kasutavad rasket vett nagu jahutusvedelik ja moderaator. Kütusena kasutab see looduslikku uraani, kuna survestatud veereaktoris saab jahutusvedelikku kasutada tavalise vee keetmiseks erinevas ahelas.
Gaasijahutusega reaktorid
Neid reaktoreid kasutatakse ainult Suurbritannias. Neid on saadaval kahte tüüpi, nimelt Magnox ja AGR (täiustatud gaasijahutusega reaktor). Need reaktorid kasutavad C02 nagu jahutusvedelik ja grafiit nagu moderaator. Magnoxis kasutatav kütus on looduslik uraan, samas kui AGR-is kasutatakse täiustatud uraani.
Kerge vee grafiitreaktorid
Neid reaktoreid kasutatakse Venemaal. Niisiis kasutavad need reaktorid jahutusvedeliku ja grafiidina tavalist vett nagu moderaatorit. Keeva veega reaktorites keeb jahutusvedelik kogu reaktori ulatuses. Tekkinud aur juhitakse otse turbiinigeneraatoritesse. Varasemate LWG tüüpi reaktorite konstruktsioone käitati sageli ilma turvaomadusteta.
Kiired kasvatajate reaktorid
Need reaktorid kasutavad kiirete neutronite abil reaktori kütmiseks selliste materjalide nagu U238 ja Torium232 lõhustuvateks materjalideks muutmist. See protsess on ühendatud ringlussevõtuga, mis võimaldab suurendada ligipääsetavaid tuumakütuse ressursse. Need reaktorid töötavad Venemaal.
Väikesed moodulreaktorid
Kaasaegne SMR on disainitud peamiselt majanduslikult. Need reaktorid kasvavad väikeste elektrivõrkude elektrienergiaga varustamiseks ja tõenäoliselt ressursside tööstuse soojuse tarnimiseks. Neid reaktoreid saab nõudluse kasvades kasutada ka suuremates võrkudes.
Mõned SMR tüüpi reaktorid on keerulistes arenguetappides, näiteks täielikult maa all, vähendades maa kasutamist, personali ja turvanõudeid. Mõni neist reaktoritest sisaldab passiivseid turvasüsteeme, mis töötavad kuni 4 aastat ilma uuesti täitmata
Mõned muud tüüpi reaktorid on CANDU, kiirtoidur, toorium, keev vesi, survestatud vesi, prismaatiline, sula sool, väikesed modulaarsed, radioisotoobi termogeneraatorid, termotuumasünteesireaktorid, RBMK-d, Magnox, kiviklibu, superkriitiline vesijahutusega, AES-2006 / VVER-1000, VHTR, HTGR ja Research tüüpi reaktorid.
Tuumareaktori kasutamine
The tuumareaktori rakendused sisaldama järgmist
- Neid kasutatakse tuumaelektrijaamades elektri tootmiseks ja kasutatakse ka tuumaenergia jõuseadmetes.
- Tuumaelektrijaamad varustavad elektrienergia tootmiseks vajalikku energiat.
- Need ajavad muidu laevade sõukruvisid elektrigeneraatorite võllide pööramiseks.
Seega on see kõik an ülevaade tuumareaktorist . Samamoodi on kogu maailmas saadaval erinevat tüüpi kommertslikke tuumareaktoreid, näiteks gaasijahutusega, kiire neutraalse ja kerge veega grafiit, survestatud vesi, keev vesi, survestatud raske vesi ja kiiret paljundusreaktor. Siin on teile küsimus, mida kasutatakse PHWR-is?
