Lichidul de răcire dintr-un reactor nuclear este o substanță lichidă sau gazoasă care trece prin miezul reactorului și elimină căldura din acesta, care este eliberată ca urmare a reacției de fisiune nucleară .
În reactoarele de putere cu dublu circuit (de exemplu, VVER ), lichidul de răcire din reactor intră în generatorul de abur , în care este generat abur care antrenează turbinele , iar în reactoarele cu un singur circuit (de exemplu, RBMK ), lichidul de răcire în sine ( abur-apă sau gaz) poate servi ca fluid de lucru al ciclului turbinei. În cercetare (de exemplu, știința materialelor) și reactoare speciale (de exemplu, în reactoare pentru acumularea de izotopi radioactivi), lichidul de răcire doar răcește reactorul, căldura rezultată nu este utilizată.
Cerințele pentru lichide de răcire sunt următoarele:
În reactoarele cu neutroni termici se folosesc ca lichid de răcire apa (normală și grea ), vaporii de apă , lichidele organice, dioxidul de carbon ; în reactoare cu neutroni rapidi - metale lichide (în principal sodiu ), precum și gaze (de exemplu, vapori de apă, heliu ). Adesea, lichidul de răcire este un lichid, care este și un moderator .
Unul dintre cei mai obișnuiți lichide de răcire este apa . Apa naturală conține o cantitate mică de apă grea (0,017%), diverse impurități și gaze dizolvate . Prezența impurităților și a gazelor face ca apa să fie activă chimic cu metalele . Prin urmare, apa, înainte de a o folosi ca purtător de căldură, este purificată de impurități prin distilare și dezaerată , adică gazele sunt îndepărtate din apă.
Apa radioactivă circulă în circuitul primar. Principala sursă de radioactivitate a apei sunt impuritățile, a căror apariție în apă este asociată cu coroziunea componentelor circuitului primar și contaminarea tehnologică a suprafeței exterioare a barelor de combustibil cu substanțe fisionabile . Concentrația de impurități radioactive din apă este redusă prin filtrare . Sub acțiunea neutronilor asupra nucleelor de oxigen , reacțiile 18 O(n, γ) 19 O; 16 O(n, p) 16 N, în care se formează nuclee radioactive 19 O (T ½ = 29,4 s) și 16 N (T ½ = 4 s). Cu toate acestea, activitatea 19 O și 16 N este scăzută în comparație cu activitatea impurităților.
Dezavantajele apei ca agent de răcire sunt punctul de fierbere scăzut (100 °C la o presiune de 1 atm) și absorbția neutronilor termici . Primul dezavantaj este eliminat prin creșterea presiunii în circuitul primar. Absorbția neutronilor termici de către apă este compensată prin utilizarea combustibilului nuclear pe bază de uraniu îmbogățit .
Vezi si:
Apa grea diferă puțin de apa obișnuită prin proprietățile sale chimice și termofizice. Practic nu absoarbe neutronii, ceea ce face posibilă utilizarea uraniului natural ca combustibil nuclear în reactoare cu un moderator de apă grea. Cu toate acestea, apa grea este încă puțin utilizată în construcția reactorului datorită costului ridicat.
Vezi si
Dintre lichidele de răcire din metal, sodiul este cel mai stăpânit . Este activ din punct de vedere chimic cu majoritatea metalelor la o temperatură relativ scăzută, iar această activitate a sodiului se datorează amestecului de oxizi de sodiu. Prin urmare, sodiul este complet purificat din oxizi, după care nu reacționează cu multe metale ( Mo , Zr , oțel inoxidabil etc.) până la 600-900 °C.
Vezi si:
Dintre lichidele organice testate, unii dintre polifenili, inclusiv difenil și trifenil , s-au dovedit a fi cei mai stabili în condiții de temperaturi ridicate și expunere la radiații . Cu toate acestea, în ciuda avantajelor, astfel de lichide de răcire s-au dovedit a fi prea instabile la iradierea cu neutroni; prin urmare, astfel de reactoare nu au fost utilizate industrial.
Vezi si:
Principalul lichid de răcire este dioxidul de carbon . Este ieftin, caracterizat prin densitate crescută și capacitate termică volumetrică în comparație cu alte gaze . Efectul coroziv al dioxidului de carbon asupra metalelor depinde de conținutul de oxigen. Este prezent în dioxidul de carbon ca impuritate și, în plus, se formează la temperaturi ridicate în procesul de disociere a moleculelor de CO 2 în monoxid de carbon CO și oxigen O 2 .
Vezi si: