Painevesiydinreaktori

Vesijäähdytteinen ydinreaktori on reaktori , joka käyttää tavallista ( kevyt ) vettä hidastimena ja jäähdytysaineena . Maailman yleisin painevesireaktorityyppi on painevesi. VVER - reaktoreita valmistetaan Venäjällä , muissa maissa tällaisten reaktorien yleinen nimi on PWR (painevesireaktori, englanniksi painevesireaktori ). Toinen painevesireaktorien tyyppi - " kiehuva ".  

Rakentaminen

Vesijäähdytteisen reaktorin sydän on koottu polttoainenippuista, jotka on täytetty levy- tai sylinterimäisillä polttoaine-elementeillä . Polttoainenipun runko on valmistettu levymateriaalista ( alumiini , zirkonium ), joka absorboi heikosti neutroneja . Kokoonpanot sijoitetaan sylinterimäiseen häkkiin, joka yhdessä kokoonpanojen kanssa sijoitetaan reaktoriastiaan. Sen ja kennon ulkoseinän välinen rengastila, joka on täytetty vedellä, toimii heijastimena. Vesi, joka kulkee alhaalta ylöspäin polttoaine-elementtien välisten rakojen kautta, jäähdyttää niitä. Siten se suorittaa jäähdytysnesteen, hidastimen ja heijastimen tehtävää. Reaktoriastian lujuus lasketaan veden paineen perusteella. Kotelon kaula on suljettu hermeettisellä kannella, joka poistetaan polttoainenippuja lastattaessa ja purettaessa.

Fyysiset painevesireaktorit käyttävät tyypillisesti vettä ilmakehän paineessa. Tällaisten reaktorien rungoissa ei ole tiivistettyä kantta, ja niissä oleva vesi on ilmakehän paineen alaista (sillä on avoin taso).

Tehopainevesireaktorien ( erityisesti VVER ) on käytettävä paineistettua vettä. Veden käyttö jäähdytysaineena ja hidastimena määrää joukon reaktorien erityispiirteitä. Siksi nämä reaktorit erotetaan yleensä erilliseen ryhmään ja niitä kutsutaan painevesireaktoreiksi.

Esimerkkejä painevesireaktoreista:

Veden käytön ominaisuudet

Edut

Veden käytöllä jäähdytysnesteenä ja hidastimena ydinlaitoksissa on useita etuja.

  1. Tällaisten reaktorien valmistustekniikka on hyvin tutkittu ja kehitetty.
  2. Vesi, jolla on hyvät lämmönsiirtoominaisuudet, pumpataan suhteellisen helposti ja pienellä virrankulutuksella. (Samoissa olosuhteissa raskaan veden lämmönsiirtokerroin on 10 % korkeampi kuin kevyen veden lämmönsiirtokerroin).
  3. Veden käyttö lämmönsiirtoaineena mahdollistaa höyryn muodostumisen suoraan reaktorissa ( kiehumisvesireaktorit ). Kevyttä vettä käytetään myös höyry-vesikierron järjestämiseen toisiopiirissä.
  4. Veden syttymättömyys ja jähmettymisen mahdottomuus yksinkertaistaa reaktorin ja apulaitteiden käyttöongelmaa.
  5. Tavallinen kemiallisesti demineralisoitu vesi on halpaa.
  6. Veden käyttö varmistaa reaktorin toiminnan turvallisuuden.
  7. Reaktoreissa, joissa on vesijäähdytteinen hidastin ja sydämen sopiva rakenne, voidaan saavuttaa negatiivinen lämpötilan reaktiivisuuskerroin , joka suojaa reaktoria mielivaltaiselta tehon kiihtyvyydeltä.
  8. Voit luoda lohkoja, joiden kapasiteetti on jopa 1600 MW .

Haitat

  1. Vesi on vuorovaikutuksessa uraanin ja sen yhdisteiden kanssa ( syövyttää ) hätätilanteissa, joten polttoaine -elementeissä on korroosionkestävät kuoret (yleensä zirkonium ). Korotetuissa veden lämpötiloissa tulee myös valita rakenteelliset materiaalit, joilla on riittävän hyvät korroosionestoominaisuudet, tai ylläpidettävä erityistä vesikemiallista järjestelmää, joka sitoo vedessä sen radiolyysin aikana muodostuvaa happea . On erityisen tärkeää huomata monien metallien korkea korroosionopeus vedessä yli 300 °C:n lämpötiloissa.
  2. Korroosionkestävien materiaalien valinnan ongelmaa vaikeuttaa tarve saada korkea vedenpaine korkeissa lämpötiloissa. Tarve olla korkealla paineella reaktorissa vaikeuttaa reaktoriastian ja sen yksittäisten komponenttien suunnittelua.
  3. Onnettomuuden mahdollisuus jäähdytysnestevuodon yhteydessä ja varojen tarve sen korvaamiseksi.
  4. Raskaan veden hinta on korkea (koskee vain CANDU -tyyppisiä raskaan veden reaktoreita , tällaisia ​​reaktoreita ei rakennettu Neuvostoliitossa ). Tämä edellyttää vesivuodon ja -häviön minimoimista, mikä vaikeuttaa voimalaitteiden suunnittelua ja laitoksen toimintaa.

Vesiaktivointi

Tärkeä ongelma käytettäessä vettä reaktorien jäähdyttämiseen on indusoitunut aktiivisuus , joka määräytyy jäähdytysytimien aktivoitumisesta, kun ne sieppaavat neutroneja. Sekä veden happi ja vety että epäpuhtausytimet joutuvat aktivoitumaan : esimerkiksi 1. piirin laitteiden korroosiotuotteet ( rauta , koboltti , nikkeli , kromi ) sekä natrium-, kalsium-, magnesiumsuolat jne. veteen liuenneena itse vesi määräytyy pääasiassa typpi-16- isotoopin (joka muodostuu happi-16:sta (n, p)-reaktiossa) aktiivisuus, jonka puoliintumisaika on noin 7 sekuntia. Siten alle minuutti reaktorin sammuttamisen jälkeen 1. piirin jäähdytysnesteen radioaktiivisuus putoaa satoja kertoja, ja sen määrää vain vedestä ioninvaihtosuodattimilla poistuvien korroosiotuotteiden aktiivisuus.

Veden aktivoituminen voi tapahtua myös, kun polttoaine-elementin suojakuoren tiiviys rikkoutuu, mikä johtaa fissiotuotteiden, pääasiassa radioaktiivisen jodin ja cesiumin , tunkeutumiseen jäähdytysnesteeseen .

Kaikki indusoitu radioaktiivisuus viittaa kuitenkin primääripiiriin jääviin aineisiin, joten painevesireaktoreissa, toisin kuin kiehutusvesireaktoreissa , radioaktiiviset aineet, joille on ominaista indusoitu aktiivisuus, eivät pääse turbiiniin, lauhduttimeen ja muihin toisiopiirin laitteisiin.

Katso myös

Kirjallisuus