Prvý jadrový reaktor bol navrhnutý na použitie v bombách na generovanie 239Pu. Potom sa tieto reaktory používajú na rôzne účely, napríklad výroba elektriny a tiež sa používajú na pohon lodí na výrobu rádioizotopov a dodávanie tepla. Existujú rôzne typy jadrových reaktorov dostupné v rôznych prevedeniach, kde výroba energie v týchto reaktoroch závisí predovšetkým od jadrového štiepenia. Často používanými reaktormi sú PWR (tlakový vodný reaktor), BWR (varný vodný reaktor) a PHWR (tlakový ťažký vodný reaktor). Tento článok pojednáva o prehľade jadrového reaktora, jeho komponentoch a typoch.
Čo je to jadrový reaktor?
Definícia: Jadrový reaktor je základným systémom v jadre elektráreň . Zahŕňajú jadrové odtokové reakcie na výrobu tepla pomocou metódy nazývanej štiepenie. Teplo, ktoré sa generuje, sa môže použiť na výrobu pary na spriadanie a turbína . Aby bolo možné vyrábať elektrinu. Na celom svete existujú stovky komerčných reaktorov, z toho viac ako 90 reaktorov sa nachádza v USA. Jadrová energia je teda jedným z najväčších zdrojov energie pre spoľahlivú elektrinu bez obsahu uhlíka.
Ako funguje jadrový reaktor?
Hlavnou funkciou jadrového reaktora je kontrola štiepenia jadra. Princípom fungovania jadrového reaktora je jadrové štiepenie a je to jeden druh metódy používanej na štiepenie atómy na výrobu elektriny. Jadrové reaktory používajú urán, ktorý sa spracuje na malé keramické pelety a spoločne sa naskladajú na palivové tyče. Palivovú zostavu môže tvoriť zväzok viac ako 200 palivových tyčí. Zvyčajne sa môže jadro reaktora vyrábať prostredníctvom týchto zostáv na základe úrovne výkonu.
V nádobe jadrového reaktora sú palivové tyče umiestnené vo vode. Aby mohol pôsobiť ako chladivo aj ako sprostredkovateľ pri znižovaní rýchlosti neutrónov. Tieto neutróny môžu byť generované štiepením na udržanie reťazovej reakcie.
Potom môžu byť do aktívnej zóny reaktora umiestnené regulačné tyče na zníženie rýchlosti reakcie. Vyrobené teplo štiepnym procesom môže spôsobiť, že sa z vody stane para, ktorá bude rotovať turbínu na výrobu bezuhlíkovej elektriny.
Komponenty
To podstatné zložky jadrového reaktora zahŕňajú hlavne nasledujúce. Schéma jadrového reaktora je uvedená nižšie.
Bloková schéma jadrového reaktora
- Jadro
- Reflektor
- Ovládacie tyče
- Moderátor
- Chladiaca kvapalina
- Turbína
- Zadržiavanie
- Chladiace veže
- Tienenie
Jadro
Jadro v reaktore obsahuje jadrové palivo na výrobu tepla. Zahŕňa menej obohatený urán, riadiace systémy a štrukturálne materiály. Tvar jadra má kruhový valec s priemerom 5 až 15 metrov. Jadro obsahuje niekoľko samostatných palivových čapov.
Reflektor
Reflektor je usporiadaný okolo jadra, aby replikoval zadnú stranu neutrónov, ktoré pretekajú z povrchu jadra.
Ovládacie tyče
Riadiace tyče jadrového reaktora sú navrhnuté s prvkami ťažkej hmoty. Hlavnou funkciou je nasávanie neutrónov. Aby mohla pokračovať alebo zastaviť reakciu. Hlavnými príkladmi týchto prútov sú olovo, kadmium atď.
Tieto tyče sa používajú hlavne na spustenie reaktora, udržiavanie reakcie na konštantnej úrovni a odstavenie reaktora.
Moderátor
Hlavnou funkciou moderátor v jadrovom reaktore je spomaliť neutróny z vysokých úrovní energie, ako aj z vysokých rýchlostí. Zvyšuje sa teda pravdepodobnosť, že neutrón zasiahne palivové tyče.
V súčasnosti používané moderné moderátory zahŕňajú hlavne vodu H2o, ťažkú vodu D2o, berýlium a grafit. Vlastnosti moderátora sú vysoká tepelná stabilita, radiačná a chemická stabilita, nekorozívnosť atď.
Chladiaca kvapalina
Materiál, ktorý sa používa na prenos tepla z paliva do turbíny cez jadro, ako je voda, kvapalný sodík, ťažká voda, hélium alebo niečo iné, sa nazýva chladiaca kvapalina. Medzi charakteristické vlastnosti chladiacej kvapaliny patria hlavne teplota topenia nízka, bod varu vysoký, netoxicita, menšia viskozita, stabilita žiarenia a chemikálií atď. Najčastejšie používané chladivá sú Hg, He, Co2, H2o.
Turbína
Hlavnou funkciou turbíny je prenos tepelnej energie z chladiaceho zariadenia na elektrinu.
Zadržiavanie
Kontajnment oddeľuje jadrový reaktor od okolia. Spravidla sú k dispozícii v tvare kupoly a navrhnuté z betónu s vysokou hustotou a vystuženého oceľou.
Chladiaca veža
Používajú ich niektoré typy elektrární na ukladanie prebytočného tepla, ktoré sa kvôli termodynamickým zákonom nemôže zmeniť na tepelnú energiu. Tieto veže sú hyperbolické symboly pre jadrovú energiu. Tieto veže môžu generovať jednoducho sladkovodné pary.
Tienenie
Chráni pracujúcich mužov pred účinkami žiarenia. V procese štiepenia môžu vznikať častice ako alfa, beta, gama, rýchle a pomalé neutróny. Aby sa predišlo ich bezpečnosti, okolo reaktora sa používajú betónové alebo olovené hrubé vrstvy. Alfa a beta častice je možné zastaviť použitím hrubých vrstiev plastov alebo kovov.
Typy jadrových reaktorov
Na celom svete sú k dispozícii rôzne typy jadrových reaktorov. Na základe svojej konštrukcie používa urán s rôznymi koncentráciami používanými ako palivo, moderátory na oddialenie procesu štiepenia a chladiace látky na prenos tepla. Najbežnejším typom reaktora je PWR alebo tlakovodný reaktor.
PWR / tlakovodný reaktor
Tieto typy reaktorov sa najčastejšie používajú na celom svete. Používa normálnu vodu ako moderátor aj chladiacu kvapalinu. V tomto prípade môže byť chladiaca kvapalina uponáhľaná, aby zabránila blikaniu na paru, aby sa udržala počas procesu. Výkonné čerpadlá pohybujú vodou pomocou potrubia a prenášajú teplo z vriacej vody do sekundárnej slučky. Výsledná para poháňa turbínový generátor na výrobu elektriny.
BWR / reaktory na varenie vody
V týchto reaktoroch funguje ľahká vojna ako chladivo aj moderátor. Chladiaca kvapalina sa odstaví pri nízkom tlaku na varenie vody. Para môže byť dodávaná priamo do turbínových generátorov na výrobu elektriny.
Tlakovodné ťažkovodné reaktory
Sú tiež známe ako reaktory typu CANDU. Tieto reaktory predstavujú zhruba 12% jadrových reaktorov na celom svete. Používajú sa hlavne na všetkých kanadských jadrových staniciach. Tieto reaktory používajú ťažkú vodu ako chladivo aj moderátor. Ako palivo používa prírodný urán, pretože v reaktore s tlakovou vodou sa chladivo môže používať na varenie normálnej vody v inej slučke.
Plynom chladené reaktory
Tieto reaktory sa používajú iba vo Veľkej Británii. Sú k dispozícii v dvoch typoch, a to Magnox a AGR (moderný plynom chladený reaktor). Tieto reaktory používajú C02 ako chladivo a grafit ako moderátor. Palivom používaným v Magnoxe je prírodný urán, zatiaľ čo v AGR používa zvýšený urán.
Ľahkovodné grafitové reaktory
Tieto reaktory sa používajú v krajine Rusko. Takže tieto reaktory používajú obyčajnú vodu ako chladivo a grafit ako moderátor. Vo vriacich vodných reaktoroch chladiaca kvapalina vrie, keď sa dodáva do celého reaktora. Vyrobená para sa bude dodávať priamo k turbínovým generátorom. Skoré konštrukcie reaktorov typu LWG boli často prevádzkované bez bezpečnostných charakteristík.
Rýchlo množiace sa reaktory
Tieto reaktory používajú rýchle neutróny na premenu materiálov ako U238 a Thorium232 na štiepne materiály na doplnenie paliva v reaktore. Tento proces je spojený s recykláciou, ktorá má schopnosť vylepšiť dostupné zdroje jadrového paliva. Tieto reaktory pracujú v Rusku.
Malé modulárne reaktory
Moderný SMR je navrhnutý hlavne ekonomicky. Tieto reaktory rastú na dodávku elektriny do malých elektrických sietí a pravdepodobne na dodávku tepla pre odvetvie zdrojov. Tieto reaktory sa dajú použiť aj vo väčších sieťach, keď rastie dopyt.
Niektoré reaktory typu SMR sú v zložitých vývojových fázach, ako je napríklad úplne pod zemou, čo znižuje nároky na pôdu, personálne zabezpečenie a zabezpečenie. Niektoré z týchto reaktorov obsahujú systémy pasívnej bezpečnosti, ktoré fungujú až 4 roky bez doplňovania
Niektoré ďalšie typy reaktorov sú CANDU, Fast breeder, tórium, vriaca voda, tlaková voda, hranolová, roztavená soľ, malé modulárne, rádioizotopové tepelné generátory, fúzné reaktory, RBMK, Magnox, štrkové lôžko, superkritické vodou chladené, AES-2006 / Reaktory typu VVER-1000, VHTR, HTGR a Research.
Využitie jadrového reaktora
The aplikácie jadrového reaktora zahrňte nasledujúce
- Používajú sa v jadrových elektrárňach na výrobu elektriny a tiež sa používajú pri jadrovom lodnom pohone.
- Jadrové elektrárne dodávajú potrebnú energiu na výrobu elektrickej energie.
- Tieto poháňajú vrtule lodí, aby inak otáčali hriadele elektrických generátorov.
Toto je teda všetko o prehľad jadrového reaktora . Podobne sú na celom svete k dispozícii rôzne typy komerčných jadrových reaktorov, ako sú plynom chladené, rýchlo neutrónové a ľahké vodné grafity, tlaková voda, vriaca voda, tlaková ťažká voda a rýchly množiteľský reaktor. Tu je otázka, aké je palivo použité v PHWR?
