Kiehuva painevesireaktori

Kiehuva  vesireaktori ( BWR ) on paineistettu vesijäähdytteinen ydinreaktori , jossa höyryä tuotetaan suoraan sydämessä ja lähetetään turbiiniin .

Tämän tyyppisten reaktorien lisäksi grafiitti- vesityyppiset kanavaydinreaktorit , esimerkiksi RBMK ja EGP-6 , voivat olla kiehuvia .

Erottavat ominaisuudet

Ydinvoimalaitoksissa , joissa on ei-kiehuvat reaktorit, veden lämpötila primääripiirissä on kiehumispisteen alapuolella. Lämpötiloissa, jotka ovat tarpeen hyväksyttävän hyötysuhteen saavuttamiseksi (yli 300 °C), tämä on mahdollista vain korkeissa paineissa ( VVER-1000 reaktoreissa käyttöpaine astiassa on 160 atm), mikä edellyttää korkean paineen luomista. vahvuusalus. Toisiopiirissä syntyy tyydyttynyttä ja ei-radioaktiivista vesihöyryä 12–60 atm:n paineessa jopa 330 °C:n lämpötilassa. Kiehutusvesireaktoreissa ytimessä muodostuu höyry-vesi-seos. Vedenpaine primääripiirissä on noin 70 atm. Tässä paineessa vesi kiehuu ytimen tilavuudessa 280 °C:n lämpötilassa. Kiehutusvesireaktoreilla on useita etuja ei-kiehuvaan vesireaktoreihin verrattuna. Kiehutusvesireaktoreissa astia toimii alemmalla paineella, ydinvoimalaitoksen piirissä ei ole höyrynkehittäjä .

Kiehutusvesireaktorien ominaisuus on, että niissä ei ole boorin säätöä , kompensaatio hitaiden reaktiivisuuden muutosten (esimerkiksi polttoaineen palamisen) avulla suoritetaan vain ristin muotoisilla kasettien välisillä absorboijalla. Boorin säätely ei ole mahdollista boorin hyvän vesiliukoisuuden vuoksi (suurin osa siitä kulkeutuu turbiiniin). Booria lisätään vain polttoaineen tankkauksen aikana syvän alikriittisyyden luomiseksi .

Useimmissa kiehutusvesireaktoreissa ohjaus- ja suojausjärjestelmän (CPS) vaimentajatangot sijaitsevat pohjassa. Siten niiden tehokkuus kasvaa merkittävästi, koska tämän tyyppisten reaktorien lämpöneutronien maksimivuo siirtyy sydämen alaosaan . Tällainen järjestelmä on myös kätevämpi polttoaineen tankkausta varten ja vapauttaa reaktorin yläosan CPS-käytöistä, mikä mahdollistaa höyryn erottelun järjestämisen kätevämmin [1] .

Edut

• Höyrygeneraattoreiden, paineenkompensaattorien puute
• Reaktorin ensimmäinen piiri toimii 70 ilmakehän paineessa, kun VVER :n paine on 160
• Alhaisemmat käyttölämpötilat, mukaan lukien polttoainesauvat
• Boorin neutronien absorption hylkäämisen ja hieman heikomman neutronien hidastumisen (höyryn vuoksi) vuoksi plutoniumin tuotanto tällaisessa reaktorissa on suurempi kuin VVER:ssä ja myös käytetty U238:n osuus on suurempi.

Haitat

• Tankkauksen mahdottomuus sammuttamatta reaktoria (painereaktoreille; kanavatyyppiset kiehumisvesireaktorit (RBMK) mahdollistavat tankkauksen ilman reaktorin sammuttamista)
• Huomattavasti monimutkaisempi ohjaus , kiellettyjen tilojen esiintyminen tehon/jäähdytysnesteen virtausnopeustasossa, tarve lisätä takaisinkytkentäantureita
• Tarvitsemme reaktoriastian, jonka tilavuus on ~2 kertaa suurempi kuin vastaavan tehon VVER. Huolimatta siitä, että se on suunniteltu pienemmälle paineelle, sitä on vaikeampi valmistaa ja kuljettaa.
• Turbiinin saastuminen vesiaktivointituotteilla - lyhytikäinen N-17 ja jäämiä tritiumista. Tämä vaikeuttaa huomattavasti rutiinityötä. Lisäksi on tarpeen asentaa erottimet radioaktiivisten korroosiotuotteiden poistamiseksi höyrysilmukoista.
• Kavitaatiokorroosio ja radiolyysi polttoainesauvoissa radioaktiivisuuden poistamisella turbiiniin ja lauhduttimeen sekä vedyn ja hapen poistamisella sydämestä (todelliset tapaukset räjähtävien kaasujen räjähdyksistä ja järjestelmän vaurioitumisesta Hamaoka-1 :n ydinvoimalassa ja Brunsbuttelin ydinvoimala tunnetaan )

Työolosuhteet

Kiehuvavesireaktorin stabiilia toimintaa varten valitaan tila , jossa massan höyrypitoisuus ei ylitä tiettyä arvoa. Suurilla massahöyrypitoisuuden arvoilla reaktorin toiminta voi olla epävakaa. Tämä epävakaus selittyy sillä, että höyry syrjäyttää vettä ytimestä, mikä lisää neutronin moderaation pituutta Ls . Jos kiehuminen on liian rajua, L S :n arvo kasvaa niin paljon, että reaktori saa negatiivisen reaktiivisuuden ja reaktorin teho alkaa laskea.

Tehon pienentäminen vähentää kiehumisen voimakkuutta, massan höyrypitoisuutta ja siten hidastuvuuden pituutta. Tällaisen prosessin seurauksena reaktiivisuus vapautuu, minkä jälkeen reaktorin teho ja kiehumisintensiteetti alkavat kasvaa. Tapahtuu reaktorin suunnittelulle ja käyttöhenkilöstölle vaarallinen tehonvaihtelu.

Kun höyrypitoisuus on alle sallitun tason, tällaisia ​​vaarallisia tehonvaihteluita ei tapahdu, reaktori säätelee itseään ja tarjoaa kiinteän toimintatilan. Näin ollen tehotason lasku ja kiehumisintensiteetin lasku vapauttavat reaktiivisuutta, mikä varmistaa tehotason palautumisen alkuperäiselle tasolle. Veden höyrypitoisuus sydämen ulostulossa riippuu tehotiheydestä. Siksi sallittu höyrypitoisuus, jonka alapuolella varmistetaan kiehuvavesireaktorin vakaa toiminta, rajoittaa reaktorin tehoa tietyillä sydänmitoilla. Tällaisella rajoituksella kiehuvan reaktorin yksikkötilavuudesta poistetaan vähemmän tehoa kuin ei-kiehuvan reaktorin tilavuuden yksikkötilavuudesta. Tämä on kiehutusvesireaktorien merkittävä haitta.

Yllä oleva pätee ytimeen, jossa veden hidastimen tilavuus on liian suuri suhteessa sen optimaaliseen määrään, joka määräytyy veden tilavuuden suhteesta polttoaineen määrään. Tässä tapauksessa neutronihidastinveden määrän väheneminen ytimessä kiehumisen vuoksi tuo hidastimen ja polttoaineen tilavuuden suhteen lähemmäksi optimaalista ja johtaa polttoaineen etenemisominaisuuksien lisääntymiseen.

Täytetyssä ytimessä, jossa vettä on suhteellisen niukasti myös ilman kiehumista, kiehumisen ilmaantumiseen liittyy tehon lasku, joka johtuu siitä, että vedessä ei ole neutronien maltillisuutta ja heikentyneet lisääntymisominaisuudet. sellainen polttoaineväliaine.

Kirjallisuus

• Petunin V.P. Ydinlaitosten lämpövoimatekniikka M.: Atomizdat, 1960.
• Levin VE Ydinfysiikka ja ydinreaktorit. 4. painos - M.: Atomizdat, 1979.

Muistiinpanot

1. ↑ Bartolomey G. G., Bat G. A., Baibakov V. D., Alkhutov M. S. Ydinvoimareaktorien teorian perusteet ja laskentamenetelmät / Toim. G. A. Batya. - M .: Energoizdat, 1982. - S. 426. - 511 s.