Reactor nuclear cu apă sub presiune

Un reactor nuclear răcit cu apă este un reactor care utilizează apă obișnuită ( ușoară ) ca moderator și lichid de răcire . Cel mai comun tip de reactor cu apă sub presiune din lume este apa sub presiune. Reactoarele VVER sunt produse în Rusia , în alte țări numele comun pentru astfel de reactoare este PWR (pressurized water reactor, din engleză pressurized water reactor ). Un alt tip de reactoare cu apă sub presiune - „ fierbe ”.  

Constructii

Miezul unui reactor răcit cu apă este asamblat din ansambluri de combustibil umplute cu plăci sau elemente de combustibil cilindrice . Corpul ansamblului de combustibil este realizat din tablă ( aluminiu , zirconiu ), care absoarbe slab neutronii . Ansamblurile sunt plasate într-o cușcă cilindrică, care, împreună cu ansamblurile, este plasată în vasul reactorului. Spațiul inelar dintre acesta și peretele exterior al celulei, umplut cu apă, acționează ca un reflector. Apa, care trece de jos în sus prin golurile dintre elementele de combustibil, le răcește. Astfel, îndeplinește funcția de lichid de răcire, moderator și reflector. Vasul reactorului este calculat pentru rezistența pe baza presiunii apei. Gâtul carcasei este închis cu un capac ermetic, care este îndepărtat la încărcarea și descărcarea ansamblurilor de combustibil.

Reactoarele fizice cu apă sub presiune utilizează de obicei apă la presiunea atmosferică. Corpurile unor astfel de reactoare nu au un capac etanș, iar apa din ele este sub presiune atmosferică (are un nivel deschis).

Reactoarele cu apă sub presiune ( VVER în special ) trebuie să funcționeze folosind apă sub presiune. Utilizarea apei ca agent de răcire și moderator determină o serie de caracteristici specifice ale reactoarelor. Prin urmare, aceste reactoare sunt de obicei separate într-un grup separat și sunt numite reactoare cu apă sub presiune.

Exemple de reactoare cu apă sub presiune:

Caracteristicile utilizării apei

Avantaje

Utilizarea apei ca lichid de răcire și moderator în instalațiile nucleare are o serie de avantaje.

  1. Tehnologia de fabricație a unor astfel de reactoare este bine studiată și dezvoltată.
  2. Apa, având proprietăți bune de transfer de căldură, este pompată relativ ușor și cu un consum redus de energie. (În aceleași condiții, coeficientul de transfer de căldură pentru apa grea este cu 10% mai mare comparativ cu coeficientul de transfer de căldură pentru apa ușoară).
  3. Utilizarea apei ca purtător de căldură permite generarea directă de abur în reactor ( reactoare cu apă clocotită ). Apa ușoară este folosită și pentru organizarea unui ciclu abur-apă în circuitul secundar.
  4. Neinflamabilitatea și imposibilitatea solidificării apei simplifică problema funcționării reactorului și a echipamentelor auxiliare.
  5. Apa obișnuită demineralizată chimic este ieftină.
  6. Utilizarea apei asigură siguranța funcționării reactorului.
  7. În reactoarele cu un moderator răcit cu apă, cu un design adecvat al miezului, se poate obține un coeficient de temperatură negativ de reactivitate , care protejează reactorul de accelerarea arbitrară a puterii.
  8. Vă permite să creați blocuri cu o capacitate de până la 1600 MW .

Dezavantaje

  1. Apa interacționează cu uraniul și compușii săi ( corodează ) în situații de urgență, astfel încât elementele de combustibil au învelișuri rezistente la coroziune (de obicei zirconiu ). La temperaturi ridicate ale apei, materialele structurale trebuie, de asemenea, alese cu proprietăți anticorozive suficient de bune sau trebuie menținut un regim special de chimie a apei care leagă oxigenul format în apă în timpul radiolizei acesteia . Este deosebit de necesar să remarcăm rata mare de coroziune a multor metale în apă la temperaturi de peste 300 °C.
  2. Problema selectării materialelor rezistente la coroziune este complicată de necesitatea de a avea o presiune mare a apei la temperaturi ridicate. Necesitatea de a avea o presiune mare în reactor complică proiectarea vasului reactorului și a componentelor sale individuale.
  3. Posibilitatea unui accident cu o scurgere de lichid de răcire și nevoia de fonduri pentru a o compensa.
  4. Costul apei grele este mare (relevant doar pentru reactoarele cu apă grea de tip CANDU , astfel de reactoare nu au fost construite în URSS ). Acest lucru necesită reducerea la minimum a scurgerilor și pierderilor de apă, ceea ce complică proiectarea echipamentelor de alimentare și funcționarea instalației.

Activarea apei

O problemă importantă atunci când se utilizează apă pentru răcirea reactoarelor este activitatea indusă , care este determinată de activarea nucleelor ​​de lichid de răcire atunci când captează neutroni. Atât oxigenul , cât și hidrogenul apei, precum și nucleele de impurități sunt supuse activării : de exemplu, produsele de coroziune ale echipamentelor din primul circuit ( fier , cobalt , nichel , crom ), precum și sărurile de sodiu, calciu, magneziu etc. . dizolvată în apă. apa însăși este determinată în principal de activitatea izotopului de azot-16 (format din oxigen-16 prin reacția (n, p), al cărui timp de înjumătățire este de aproximativ 7 secunde. Astfel, la mai puțin de un minut după oprirea reactorului, radioactivitatea lichidului de răcire din primul circuit scade de sute de ori și este determinată doar de activitatea produselor de coroziune care sunt îndepărtate din apă pe filtrele schimbătoare de ioni.

Activarea apei poate apărea și atunci când etanșeitatea învelișului elementului de combustibil este încălcată, ceea ce duce la pătrunderea produselor de fisiune în lichidul de răcire, în primul rând iod radioactiv și cesiu .

Totuși, toată radioactivitatea indusă se referă la substanțele care rămân în circuitul primar, prin urmare, în reactoarele cu apă sub presiune, spre deosebire de reactoarele cu apă fierbinte , substanțele radioactive caracterizate prin activitate indusă nu intră în turbină și condensator și alte echipamente din circuitul secundar.

Vezi și

Literatură