Reactor cu apă sub presiune la fierbere

Un  reactor cu apă fierbinte ( BWR) este un tip de reactor nuclear sub presiune , răcit cu apă , în care aburul este generat direct în miez și trimis la o turbină .

În plus față de acest tip de reactoare, reactoarele nucleare cu canal de grafit-apă , de exemplu, RBMK și EGP-6 , pot fi fierbinți .

Caracteristici distinctive

În centralele nucleare cu reactoare fără fierbere, temperatura apei din circuitul primar este sub punctul de fierbere. La temperaturile necesare pentru a obține o eficiență acceptabilă (mai mult de 300 °C), acest lucru este posibil numai la presiuni mari (în reactoarele VVER-1000 , presiunea de funcționare în vas este de 160 atm), ceea ce necesită crearea unui vas de forță. În circuitul secundar sunt generați vapori de apă saturati și neradioactivi sub o presiune de 12-60 atm la temperaturi de până la 330 °C. În reactoarele cu apă clocotită, în miez este produs un amestec de abur și apă. Presiunea apei în circuitul primar este de aproximativ 70 atm. La această presiune, apa fierbe în volumul miezului la o temperatură de 280 °C. Reactoarele cu apă fierbinte au o serie de avantaje față de reactoarele cu apă nefiertă. În reactoarele cu apă fierbinte, vasul funcționează la o presiune mai mică; nu există generator de abur în circuitul centralei nucleare .

O caracteristică a reactoarelor cu apă clocotită este că nu au reglare a borului , compensarea modificărilor lente ale reactivității (de exemplu, arderea combustibilului) este efectuată numai de absorbante inter-casetă realizate sub formă de cruce. Reglarea borului nu este fezabilă din cauza solubilității bune a borului în abur (majoritatea va fi transportată în turbină). Borul este introdus numai în timpul realimentării cu combustibil pentru a crea o subcriticitate profundă .

În majoritatea reactoarelor cu apă clocotită , tijele absorbante ale sistemului de control și protecție (CPS) sunt situate în partea de jos. Astfel, eficiența lor este semnificativ crescută, deoarece fluxul maxim de neutroni termici în reactoare de acest tip este deplasat către partea inferioară a miezului . O astfel de schemă este, de asemenea, mai convenabilă pentru realimentarea cu combustibil și eliberează partea superioară a reactorului de antrenările CPS, făcând astfel posibilă organizarea mai convenabilă a separării aburului [1] .

Avantaje

Dezavantaje

Condiții de muncă

Pentru funcționarea stabilă a unui reactor cu apă clocotită , se alege un mod în care conținutul de vapori în masă nu depășește o anumită valoare. La valori mari ale conținutului de vapori în masă, funcționarea reactorului poate fi instabilă. Această instabilitate se explică prin faptul că aburul deplasează apa din miez, iar aceasta crește lungimea de moderare a neutronilor L S . Dacă fierberea este prea violentă, valoarea lui L S crește atât de mult încât reactorul capătă reactivitate negativă și puterea reactorului începe să scadă.

Reducerea puterii reduce intensitatea fierberii, conținutul de vapori în masă și, prin urmare, durata decelerației. Ca urmare a unui astfel de proces, reactivitatea este eliberată, după care puterea reactorului și intensitatea de fierbere încep să crească. Are loc o fluctuație de putere periculoasă pentru proiectarea reactorului și personalul de exploatare.

Când conținutul de abur este sub nivelul permis, astfel de fluctuații de putere periculoase nu apar, reactorul se autoreglează, oferind un mod de funcționare staționar. Astfel, o scădere a nivelului de putere și o scădere a intensității fierberii eliberează reactivitate, ceea ce asigură revenirea nivelului de putere la cel inițial. Conținutul de vapori al apei la ieșirea din miez depinde de densitatea puterii. Prin urmare, conținutul admisibil de abur, sub care este asigurată funcționarea stabilă a reactorului cu apă clocotită, limitează puterea reactorului cu dimensiunile miezului date. Cu o astfel de limitare, este îndepărtată mai puțină putere dintr-un volum unitar al unui reactor în fierbere decât dintr-un volum unitar al unui reactor fără fierbere. Acesta este un dezavantaj semnificativ al reactoarelor cu apă clocotită.

Cele de mai sus sunt valabile pentru miez, în care volumul de apă-moderator este excesiv în raport cu cantitatea optimă, determinată din raportul dintre volumul de apă și volumul de combustibil. În acest caz, o scădere a cantității de apă moderator de neutroni din miez datorită fierberii aduce raportul dintre volumele moderator și combustibil mai aproape de cel optim și duce la o creștere a proprietăților de propagare a combustibilului.

În cazul unui miez aglomerat, în care apa este relativ rară chiar și în absența fierberii, apariția fierberii va fi însoțită de o scădere a puterii din cauza lipsei moderației neutronilor asupra apei și a deteriorării proprietăților de reproducere a un astfel de mediu combustibil.

Literatură

Note

  1. ↑ Bartolomey G. G., Bat G. A., Baibakov V. D., Alkhutov M. S. Fundamentele teoriei și metodelor de calcul al reactoarelor nucleare / Ed. G. A. Batya. - M. : Energoizdat, 1982. - S. 426. - 511 p.