The Moderator as a Foundation for CANDU Performance

העיצוב הכור של קנדה:0(CANDUFLT:1) (קנדה Deuterium Uranium) עומד כאחד מפלטפורמות הכוח הגרעיניות המוצלחות והטכניות השונות ביותר אי פעם לפרוס.עם היסטוריה הפעלה מצטברת המשתרעת על פני חמישה עשורים על פני מדינות מרובות, מערכת המים הכבדה והמחוננת הזו הוכיחה גישה ייחודית למתינות נויטרונית, מבחינה כלכלית, אסטרטגית מן האור המפרידה פיזית של המוח.

בכל כור גרעיני תרמי, מתווך נדרש כדי לפענח את הניטריונים המהירים המשוחררים על ידי סדקים לאנרגיות תרמיות, שבו ההסתברות של גרימת קשקשים נוספים באורניום עולה באופן דרמטי.העיצוב CANDU משיג זאת באמצעות הבנה גדולה, בלתי מבוקרת, ומגניבה של מים כבדים הכלולים בתוך כלי שיט אופקי הנקרא calandra.זה מייצרת שילוב של ערפילית, גמישות, אך ורק של מערכת אבטחה כבדה, אך אינה ייחודית, אך אינה ייחודית, אלא גם היא בעלת איכות גרעינית, אך היא מאפשרת איכות חיים של אנרגיה חיונית, אך היא בעלת איכות גרעינית, אך היא בעלת איכות חיים של אנרגיה, אך היא בעלת איכות חיים של אנרגיה חיונית, אך היא בעלת איכות חיים של אנרגיה, אך היא יעילה, אך היא בעלת איכות חיים של אנרגיה כבדה, אך היא בעלת איכות חיים של אנרגיה חיונית, אך היא מאפשרת איכות חיים של מים כבדה, אך היא בעלת איכות אווירית, אך יעילה, אך יעילה, אך יעילה, אך היא בעלת כלי מים כבדה, אך היא מאפשרת כלי שיט חיוני של אנרגיה חיונית של אנרגיה חיונית של אנרגיה גרעינית, אך היא מאפשרת שימוש חיוני של אנרגיה גרעינית, אך היא בעלת כלי מים כבדה, אך היא מאפשרת שימוש בבטיחות, אך היא מאפשרת כלי מים כבדה, אך היא מאפשרת שימוש בדלק

ניוטרון פיסיקה של CANDU Moderator

[ה]התרסנות הגרעינית משחררת את הניטריונים עם אנרגיה קינטית ממוצעת ליד 2 MeV כדי לקיים תגובת שרשרת מבוקרת, יש להאט את הניטריונים המהירים האלה לאנרגיות מתחת ל-1 EV באמצעות סדרה של התנגשות עם nuclei בחומר המנטרף.

היחס בין ה-FLT:0.commoderating יחס 1 (יחס הכוח האטה-הירידה לסעיף צלב) מספק מידה ישירה של איכות המכשול.עבור מים רגילים, יחס זה הוא בערך 70, כלומר עבור כל ניטרון שעובר על ידי מברשות רגילה, רק חלק משמעותי אבדה לקליטת מים כבדים (D2O), יחס מתון עולה על 10,000, 000 קליבריום זה יכול להיות פחות מ- 000 ליטר של שקיפות רגילה, רק ⁇ .

עודף נויטרונים זה הוא המאפשר הבסיסי של דלק אורניום טבעי.עם רק 0.71% fissile U-235, כור מים קלים לא יכול להשיג קריטיות ללא העשרה ל 3-5 אחוזים.ב CANDU, המנטר המים הכבד מספק ספקטרום תרמי יעיל כזה של דלק תרמי יעיל כי הכור מייצר רווח נטו בחומר פיציל על החיים של חבילת הדלק, להמיר U-238 למקסימום של צריכת דלק נמוכה, אשר כמעט ספקטרום של צריכת דלק אופטימלית חום גבוהה.

המקרה האסטרטגי והטכני למים כבדים

ההחלטה להשתמש במים כבדים כפי שהמודולטור עוצבה על ידי הפיזיקה והאסטרטגיה הלאומית.בשנות החמישים, קנדה החזיקה במאגרי אורניום בשפע, אך לא הייתה תשתית העשרה.לבנות תוכנית אנרגיה גרעינית עצמאית דרשה עיצוב כור שיכול לפעול על אורניום טבעי.

כור טיפוסי CANDU-6 מכיל כ-250 עד 300 טון מים כבדים בסטארט-אפ הראשוני, המייצג את ההון הגדול מפלט.עם זאת, הפסדי איפור תפעוליים הם צנועים – באופן חד-משמעי פחות מ-2 טון בשנה ליחידה – והמלאי D2O מטוהר באופן קבוע, ממוחזר, ומוחזר.הבחירה האסטרטגית הוכיחה מראש: היא אפשרה לקנדה ולמדינות אחרות, כולל דרום, סין, רומניה, ומפתחת כוח גרעיני, או פיתוח אנרגיה חזק, או אנרגיה, או אנרגיה, או אנרגיה גרעינית, ללא תמיכה גרעינית, או פיתוח.

Calandria Vessel ו- Moderator System אנטומיה

המערכת המנטריסטית בנויה סביב ה-FLT:0 ,calandriaph מופרדת 1:1, מכוונת אופקית, אל-פל-סטרל cylindrical, המהווה את הליבה של הכור.כלי הזה פועל בלחץ כמעט אטמוספרי וכולל את הפערים הכבדים של חנקן ZU, בדרך כלל, כולל C2n-R.

בתוך צינור הלחץ, 12 או 13 חבילות דלק, כל אחד המכיל 37 אגן דו-חמצני טבעי אורניום דו-חמצני הצטברות ב zirconium-alloy Sheaths, הם קרירים על ידי מים כבדים מחוסנים על פני 10 MPa ו 300 מעלות צלזיוס. פער הגז הוא תכונה עיצוב קריטי: זה מבטיח כי המדגם נשאר 55-80 ° C בעוד ערוצי הדלק לפעול בלחץ גבוה וחום זה מאפשר תפקוד של מומנטום של כוח עצמאי.

Moderator Cooling and Purifications

למרות שהמודולטור אינו חלק מהלחיצת הסחף לאנרגיה העיקרית, הוא סופג כ-5 אחוזים מסך התפוקה התרמית של הכור הכולל, בעיקר מהתחממות גלימה והאנרגיה הקינטית של התנגשויות מתונות של נויטרונים.אם לא מבוקרת, חום זה יעלה את הטמפרטורה המנטרטורפת, לשנות את ספקטרום הניטרונים לאנרגיות גבוהות יותר, ולהקטין את הפעילות.

משאבות משנה - באופן רטישני או שלוש יחידות מחוספסות עם גיבוי מלא של מחסור - משיכת מים כבדים מתחתית ה calandria, להפיץ אותו דרך פגזים חום â â ¢ â ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ¢ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מערכת מכסה הליום מכסה גז שומרת על אווירה לא מוכרת מעל פני השטח המים הכבדים בתוך ה calandria, מניעת אוויר ingress ומאפשרת בקרת רמת המנטרטור המדויק באמצעות מניפולציה של לחץ על שטח הגז.הלוה טיהור גם מסייע בניהול ריכוז טריטיום, אם כי מתקנים ייעודיים של טריטיום-removal מועסקים בדרך כלל באתרי ענישה מרובים כדי ללכוד ולאחסן לשימוש או לרשות.

בקרת טמפרטורה ושיקום

הטמפרטורה של המנטר מספקת מנגנון משוב תגובה חשוב.מים כבדים מציגים חסכוני טמפרטורה קטן ושלילי של תגובתיות: כמו המנטרף חם, ספקטרום נויטרונים תרמי משתנה מעט לכיוון אנרגיות גבוהות יותר שבו סדקים חצויים הם נמוכים יותר, וכתוצאה מכך ירידה מתונה של פעילות מחדש. כי המסה מודולרית היא כמה מאות טון ו נפרדת תרמילי דלק, שינויים טמפרטורה הם הדרגתיים ומוכרים היטב השפעה מייצבת זה מספק השפעה מהירה.

שליטה חוזרת יפה בתוך המכשול מושגת באמצעות קונסולת:0 בקרי אזור נוזלי (LZCs) FLT:1 ; אלה תאים אנכיים מוכנסים לתוך ה calandria שניתן למלא עם כמויות שונות של מים רגילים מים קלים. כי מים קלים סופגים נויטרונים הרבה יותר חזק מאשר מים כבדים, התאמת רמת המים בכל אזור מאפשר חשמל מרחבי מדויק בעיצוב של ריבוע CU מחסנית ליטר ליטר ליטר ליטר ליטר ליטר ליטר ליטרים אופייני לנפח ליטר ליטר ליטר ליטר ליטר ליטר ליטר ליטר ליטר ליטר ליטר ליטר ליטר ליטר ליטר ליטרים.

בנוסף ל- LZCs, FLT:0 (adjuster Mutants) 1 עשוי פלדה אל-חלד או cobalt מוכנסים באופן מלא במכוון כדי לעצב את פרופיל ה-Nutron flux.הם יכולים לסגת לספק תגובת חיובית עבור xenonride לאחר נסיעה או להרחיב את הפעולה במהלך תחזוקה של דלק-מכונה לספק ניתוק מהיר יותר עם ה-מסלולארית ה-מסלולארית של כל ה-ה.

תכונות בטיחותיות חמורות של מערכת Moderator

ה-FLT:0) תיעוד של ועדת בטיחות גרעינית של ועדת הביטחון של קנדה על טכנולוגיית CANDU:1Felo מדגיש כמה תכונות בטיחות פסיביות מושרשים במערכת המכשול.החשוב ביותר הוא תפקידו של המנטרף כגדול, נמוך-זמנית של חום כיור.בתאונה אובדן-של-של-התאונה שבה קירור דלק נפגע, חום יכול לגרום ללחץ לחום ולרוחק, ולעמודי תיבות של המתכת, מאפשר את הגיאוגרפיה המקרר, יחד עם מיכל חום חם, עם מיכל חום, עם מיכל חום, באופן ישיר, ומאפשרת דלק חם, עם מיכל חום, עם מיכלי חימום, עם מיכלית, ומאפשרת דלק חם, עם מיכלית, עם מיכלית דלק חם, עם מיכל חום, מאפשר, עם מיכליתק, עם מיכל חום, עם מיכל חום, עם מיכל חום, עם מיכל חום, עם מיכל חום, עם מיכל חום, מאפשר, עם מיכל חום, עם מיכל חום, באופן ישיר, עם מיכל קירור, עם מיכלית חום, עם מיכל קירור, מאפשר קירור, עם מיכלית דלק חם, עם מיכלית, באופן ישיר, מאפשר, עם מיכל קירור, עם מיכל חום, באופן ישיר, מאפשר, עם מיכל קירור, מאפשר, קירור, עם מיכל קירור, עם מיכל

תופעה זו – אנדרט: קיבולת החום המידית של כ- 70 מעלות צלזיוס יכולה לספוג חום במשך שעות רבות, מתן זמן חיוני עבור מערכות חירום להיות פרוסה ולמנוע התכה של המנטרן של כמה מאות טונות של מים בכ- 70 מעלות צלזיוס יכול לספוג חום למשך שעות רבות, מתן זמן חיוני עבור מערכות חירום כדי למנוע הדבקה מתמדת של דלק.

הפרדתו של המנטר והקררנות מספקת גם מחסום פיזי נוסף.הדלק הכלול בתוך צינור הלחץ, מוקף בשחפת הקרנבל, פער הגז, ואת בריכת המנטר.תצורה הזו, בשילוב עם הקמרון הבטני והמבנה הכור מכיל, יוצרת אסטרטגיה מעמיקה ביטחונית עם מספר מכשולים עצמאיים נגד שחרור סדקים.

על-ידי כוח Reדלקling ותפקידו של המחליף

מאפיין CANDU מגדיר את יכולתו לתדלוק תוך יצירת כוח מלא.הפריסת ערוצים האופקית וכלי המנטר נפרד להפוך את היכולת הזאת להפעלה מרחוק של מכונות דלק, כל אחת במשקל מעל 100 טון, מצורף לסימניפסט של ערוץ דלק נבחר.מכונה אחת דוחפת חבילות דלק טריות לתוך הערוץ בעוד השנייה מקבלת דלק, כל עוד הכור ממשיך לפעול במלוא הכוח ללא הפרעה לחשמל.

במהלך תהליך ההחלמה, המנטר נותר ללא הפרעה: הטמפרטורה, הטוהר והנכסים הניטרינוניים נשארים קבועים ביסודו, בקרי אזור הנוזל מתאימים באופן אוטומטי לשמירה על מאזן הכוחות העולמי, תוך עמידה בשינוי תגובתי הקטן כמו דלק טרי מחליף באופן חלקי את חבילות הדלק הנשרףות של הסוכנות, בדרך כלל לוקח 10-15 דקות לתקשור.

היכולת של דלק כוח, בשילוב עם הסביבה העשירה של נויטרונים שנוצר על ידי המכשול הכבד מים, פותח גם את הדלת מחזורי דלק מגוונים. אורניום מועשר באופן אורורי, התאושש אורניום ממעבד, דלק חד-חמצני מעורב, וחבילות מבוססות אלומיניום ניתן להציג ללא שינויים במערכת המנטרטורף.

השוואה עם מים קלים ותגובה בלחץ אחר

כור מים קלים - מדכאים כור מים (PWR) וכורים מים רותחים (BWR) - משתמשים במים רגילים כמו גם מארגן וגם מגניב. כי מימן סופג יותר מדי נויטרונים רבים, עיצובים אלה דורשים העשרה ל-3-5 אחוזים U-235.

לעומת זאת, מתווך CANDU הוא נפרד פיזית מן הקריר, פועל בלחץ נמוך וטמפרטורה, והוא שקוף באופן זניח. שינויי טמפרטורה Coolant ו מחיקה יש השפעה מינימלית על ספקטרום הניטריוט המוחזק של המנטר, מפשט את בקרת הכור ושיפור שולי הבטיחות של CBMK, גם כור לחץ, משתמש נפיחות כאור מודולר ומים כמו יכולת קירור של CBU.

המנטר המים הכבד גם מניב 15%-20% ניצול אורניום טוב יותר בהשוואה ל- PWR טיפוסי, שנמדד ב- מגה-וואט-יומיים לטון של אורניום טבעי.יעילות זו מפחיתה את צריכת הדלק ואת דרישות הכרייה, ואת חבילות הדלק הפשוטות והקצרות ללא העשרה יקרה של עלויות מחזור הדלק הקדמיות נמוכות יותר. בעוד מים כבדים מייצגים השקעה משמעותית, עלויות החיים מתבטלות על ידי הניצול של שירותים גבוהים יותר, וגורמים טובים יותר.

השלכות כלכליות ויתרונות תפעוליים

העיצוב של מערכת המנטרים מניב יתרונות כלכליים מוחשיים בכל מחזור החיים של תחנת CANDU. היתרונות המשמעותיים ביותר כוללים:

  • (FLT:0) דלק אורניום טבעי.FLT:1hil מבטל את הצורך בתשתיות העשרה, צמצום ההשקעה הון ומורכבות מחזור דלק.זה נשאר רלוונטי עבור מדינות המבקשות כוח גרעיני ילידי ללא הסתמכות על שירותי העשרה זרים.
  • (FLT:0) כלכלה נויטרורון גבוהה.FLT:1 Enables יעיל בהמרות של U-238 לפלוטוניום -239, אשר תורמת בערך מחצית מכוח הכור.
  • (FLT:0) על-מנת לתדלוק כוח.FLT:1 , גורם קיבולת מקסימיליאן - מעל 90% עבור מפעילי מנוסים - המאפשר התאמה מתמשכת של שריפת דלק לביקוש ללא התמוטטות כור.ה, דארינגטון, ותחנות פיקרינג באונטריו הוכיחו גורמי יכולת מתמשכת מעל 85–90% מעל פני עשורים.
  • (FLT:0) גמישות מחזורית של סולט:1, אותו מודולר יכול להכיל דלקים מתקדמים, כולל תערובות פלוטוניום או תוכניות צרבת אקטיניד, מתן ביטחון אנרגיה לטווח ארוך והתאמה תפעולית.
  • (FLT:0) בטיחות מובטחת.FLT:1hilal דעיכה-חום הסרת דרך מגע מארגן, מלאי מתווך בלחץ נמוך, וחסמים פיזיים רבים להפחית את הסיכון לתאונות חמורות ולפשט את תכנון החירום.
  • ניתן לבדוק את הערוצים של דלק אופקי:0 (Modular, אופקי) 1 ערוצים בודדים, לתקן, או להחליף אותם במהלך תחזוקת מחוץ לתחזוקה ללא השפעה על הליבה כולה, הורדת נטלי תחזוקה של החיים ולהגדיל את חיי הצומח הפועלים.

עלות ההון של מים כבדים ודרישות ה- Tritium-management הם התחייבויות מוכרות.המלאי D2O הראשוני בתחנת CANDU-6 מייצגות עלות הון של כמה מאות מיליון דולר. ניהול טריטייום מוסיף מורכבות מבצעית, הדורש מתקני הסרת ייעודיים וטיפול זהיר של מים כבדים מעודנים.עם זאת, אתגרים אלה מובנים היטב ומנוהלים באופן שגרתי בתחנות התפעוליות.

כיוונים עתידיים: שינוי מים כבד ב Reactors

בעוד שיחידות CANDU-6 ו- CANDU הגדולות ממשיכות לפעול עם רשומות ביצועים חזקות, התעשייה חקרה עיצובים מתקדמים ששמרו על המנטרן הכבד, תוך שינוי תצורה קירור או דלק כדי לשפר את היעילות והכלכלה.התגובה המתקדמת של CANDU (ACR-1000) השתמש בחבילות דלק קלילות ומוארות במקצת, תוך שמירה על מדד המים הכבדים ליתרונותיה המשתנים, למרות שלא יכלו לפשטו את מערכת ההפעלה הכבדה יותר, כולל את מערכת ההפעלה העוצמתית של כלי המקרר, גם כן, אך לא הצליחה להפחתת רמת הדלק הכבדה, גם כן, גם כן, אך לא תוכל להגדיל את מערכת העצבים, גם כן, גם את מערכת העצבים, אם היא יכולה להפחתת כמות המים המקרר, גם כן, אם כי היא גבוהה יותר, אם כי היא יכולה להפחתת כמות גבוהה יותר, אם כי היא לא תוכל להגדיל את מערכות הדלק, אם היא לא תוכל להגדיל את מערכות הדלק, אם היא בעלת טווח הדלק המקרר, אם כי היא בעלת טווח הדלק, אם כינון גבוה יותר, אם כי היא יכולה להפחתת כמות גבוהה יותר, אם כי היא לא תוכל להגדיל את מערכות הדלק, כולל את מערכות הדלק, אם כי היא לא תוכל להגדיל את מערכות הדלק, אם כי היא גבוהה יותר,

כורים מודולריים קטנים (SMRs) נחקרים גם עם תנוחת מים כבדה.התועלת הטבעית של אורניום והבטיחות הפסיבית המסופקת על ידי המנטרטורף הגדול והמגניב, הופכים עיצובים כאלה אטרקטיביים עבור רשתות מרוחקות, יישומים תעשייתיים, או מדינות מחוזיות עם תשתיות מים כבדות וחוויה תפעולית - כגון קנדה, דרום קוריאה וסין - ממוקמים היטב לפרוס מערכות אלה.

מחקר מתמשך ב- (FLT:0) הסוכנות לאנרגיה אטומית של הסוכנות לאנרגיה אטומית (International Atomic Energy AgencycioFLT:1) ומעבדות לאומיות ממשיכות מודל כימיה מודולר, התנהגות טריטיום, מחזורי דלק מתקדמים המנצלים את השקיפות של CANDU.com , מחקרים של שקיפות כבדה של מים-דלק הראו הבטחה מסוימת, כמו יכולת של phle U ב- ספקטרום תרמי של ספקטרום של מערכות Culn2, כולל חומרים מתקדמים, כולל תרכובות גבוהות של חומרים מתקדמים, כולל CUTron, כולל ספקטרום גבוה, כולל ספקטרום של חומרים מתקדמים, כולל ספקטרום של ספקטרום גבוה של ספקטרום של טקטיקות CUTR.

מסקנה

מערכת המכשול CANDU – המתמקדת בבריכה של מים חמים, נמוכים מדכאים בתוך ה calandria - היא הרבה יותר מאשר בינוני של נייטרון-הנמוך.זהו התכונה המאפשרת ל הכור לרוץ על אורניום טבעי, להיות מתודלק מחדש בעוצמה מלאה, ולעבור רצף תאונות עם חסד פסיבי.

בעוד תעשיית הגרעין העולמית רודפת מחזורי דלק בר קיימא הממזערים ניצול משאבים וממקסימים, העיצוב והפונקציונליות של מערכת המודולטורטור של CANDU יישארו נקודת התייחסות למה שניתן כאשר הפיזיקה של נויטרונים, ניתוח הנדסי ופילוסופיה בטיחות מתלכדת.המכשול המים הכבד אינו רק מרכיב כור - הוא הבסיס שעליו הוקמו מעמד שלם של מערכות כוח גרעיני, והוא ממשיך להציע פתרונות עתידיים של אנרגיה גרעינית.