מים קלים, הידועים כימית כמו מים רגילים (HFLT:0.203FLT) 1O), הוא הרבה יותר מגניב בתחנות כוח גרעיניות.הוא משמש כמתאמת נויטרונים ראשונית, תפקיד שהוא בסיסי לשחרור מבוקר של אנרגיה גרעינית.על ידי להאט את הניטריונים המהירים המיוצרים במהלך נפיחות, מים קלים מאפשר תגובה עצמית, מה שהופך אותו לריונית מודרנית, למה הוא משמש את העיצוב המודרני ביותר של המערכת המודרנית.

תפקיד של מחוקק ניוטרון בפיקיון גרעיני

בכור גרעיני, משקעים מתרחשים כאשר גרעין אורניום-235 סופג נויטרונים ומפוצל לתוך שברים קטנים יותר, שחרור אנרגיה משמעותית וערפיליות מהירות נוספות.הנוטריונים המהירים האלה נוסעים במהירות של כ-20,000 ק"מ / ונושאים אנרגיה קינטית באורניום מגה-אלקטרוניקה (MeV) עם זאת, ההסתברות כי נויטרונים מהירים ייתפסו על ידי עוד FLT:02, 000 גרעינים נמוך יותר, כולל קשקשים נמוך יותר, כולל קשקשים (F2, 000) הם קשקשים נמוך יותר, 000 ליטרים, כולל קשקשים (mcd) קשקשים) קשקשים, כולל קשקשים נמוך יותר, כולל קשקשים (mcrecret) גבוה יותר, 000).

(הופנה מהדף ערפילית) היא חומר שהוצב אסטרטגית בתוך הליבה הכור כדי להאט את הערפיליות המהירות הללו באמצעות פיזור התנגשויות אלסטיים.בכל התנגשות, הניטרירון מעביר חלק מהאנרגיה הקינטית שלה לגרעין המנטרן.המודול האידיאלי בעל יחס מתפזר גבוה בין מחזורי דלק מונעים, לבין אובדן אנרגיה גדול להתנגשות של האפקטיביות של מודול המאקרו-מפוסקת מים, אם כי הוא גבוה יותר: 1.

למה אור מים? ⁇ פיזית וכימיקלית

יעילות המים של אור כמתאמת נויטרונים נובעת מתוכן המימן העשיר שלה והנכסים הגרעיניים של איזוטופ מימן-1.מים מכילים שני אטומי מימן למולקולה, שלכל אחד מהם יש מסה כמעט שווה לזה של נויטרונים. כאשר ניטרון מתנגשים עם גרעין מימן (פרוטון), העברת האנרגיה ממקסמת.

יכולת המשתנים הייחודי של Hydrogen

גרעין האטום מימן (פרוטון יחיד) יש למעשה את אותה המסה כמו נויטרונים.בפיזור כדור ביליארד קלאסי, העברת האנרגיה המקסימלית מתרחשת כאשר ההמונים שווים.זו הסיבה לכך חומרים המכילים מימן - מים, פחמימנים ופוליאתילן - לעשות מודולים מצוינים כמו deute, beryium, וגם פחמן מתון פיזור של 10 אטומים גבוה - 0 - 0 LTs 1 ל- אטמוספירה גבוהה.

ניוטרון: A Key Trade-Off

בעוד מימן הוא מעולה בהאטה של נויטרונים, יש לו גם קליטת מעבר בלתי סבירה עבור נויטרונים תרמיים - כ 0.33 נביחות, ספיגת זו מסירת נויטרונים מתגובת שרשרת, צמצום פעילות גופנית מחדש (לפי כך, כור מים קלים דורש FLT:0enriched אורניום FLT:1 (בדרך כלל 3–5%FIRRE) להפחתה של 2, 000) נמוך יותר מ-D2D2D) לפירוק מים כבדים (מסוג של 2.

כיצד אור מים מתמזג עם ניוטרונים: תהליך הקולוק

תהליך ההנעה בכור מים בהיר מתרחש ברציפות במהלך המבצע.כאשר נויטרון נולד מ fission, הוא נכנס למים הכובשים את החלל בין מכרסמים דלק.זה עובר התנגשות אלסטית חוזרת עם מימן Nuclei. מכיוון שלמימן יש את אותה המסה, הניטרונים יכולים לאבד חלק גדול של האנרגיה שלו בכל התנגשות; ממוצע אנרגיה דינמית של התנגשות עבור מימן הוא 18 ליטרים מהירים (אוטרון) רק על ידי פחות יעיל של פחמן (אוטרון) ניטאריים (אוטרון) ניטאריים (אוטרון) ניטאריים (אך רק על מנת להפחית את רמת חמצן מהיר יותר) ניטאריים (אוטרון (ה) ב- 162, אך ורק על מנת להפחית את החמצן באופן בלעדי של פחות יעיל יותר) ניטאריים) בהתנגשות (אוטרון) ניטאריים (אוטרון (אוטרון) בהתנגשות) באופן בלעדי של פחות יעיל של פחמן (אוטרון) בהתנגשות (הפחתת רמת הפחתת רמת הפחתת כמות הפחתת כמות הפחתת רמת ההתנגשות) בהתנגשות (אוטרון) באופן בלעדי של פחות ניטאריטיס (הפחתת ניטאריטיסה

לאחר שהניטרורון מגיע לאיזון תרמי עם מולקולות המים המקיפים (אנרגיה -0.025 eV בטמפרטורת החדר ועד -0.1 eV בטמפרטורות תפעול של כ-300 מעלות צלזיוס), הוא מתפזר דרך הליבה.אוכלוסיית הניטרונים התרמית יש אז הסתברות גבוהה להילכד על ידי FLT:0235FLT:1U כדי לגרום ל fissionis, ובכך לשמר את שרשרת התגובה התרמית של מחזורי של מחזורי השני של מחזור הדם מתרחש בטווח של מיליארדי שניות.

Light Water Reactor Designs: PWR ו- BWR

כור מים מסחרי (LWRs) מגיע בשתי תצורה ראשונית: כור המים החודר (PWR) ו כור המים הרתח (BWR) בשני עיצובים, מים קלים משמשים מטרה כפולה כמו גם מנטרן נויטרונים וגם כור קירור.אינטגרציה זו מאמת את הגיאומטריה הליבה, אך גם מטילה מים נוקשים דרישות כימיות כי המים חייבים להישאר חופשיים של זיהומים ערפיליים.

תגובה למים (PWR)

ב PWR, הקרנית העיקרית (מים קלים) נשמרת בלחץ גבוה (כ-15.5 MPa) כדי למנוע רתיחה בכלי הכור - למרות טמפרטורת המים מגיעה בסביבות 320 מעלות צלזיוס.המים העיקריים החמים ואז מעביר חום דרך גנרטור קיטור לכדי לולאה משנית, שבו קיטור מניע את טורבינת PWRs עבור רוב תחנות הכוח הגרעיניות התפעוליות בעולם.

תגובה למים (BWR)

ב- BWR, המים האור מותר לרתח בתוך כלי הכור עצמו. Steam המיוצר בליבת מופרד ונשלח ישירות לטורבינה.היעדר גנרטור קיטור מפשט את הצמח ומפחית את העלויות, אבל צפיפות המנטר משתנה באופן מרחבי בתוך הליבה בשל מחסנית קיטור (R) אפקט זה מציג קיבולת של מחסנית:0negative coal sal sal LTFLTer: 1 {\displaystyle: 7} פחות חזק יותר מאשר לחץ דם חזק יותר, אם יש לחץ דם חזק יותר, וצמצם את ה-W.

יתרונות של מים קלים כמתמר

  • (FLT:0) כוח איטי לאחור: מים קלים ראטים 1 (FLT:1 ), יש את הכוח האטה הגבוה ביותר של כל מתווך משותף (per Unit נפח), הודות לשוויון ליד-מס מימן.זה מאפשר עיצוב ליבה קומפקטי, צמצום עלויות ההון.
  • פונקציונליות:0 (Dual Function:FLT:1) שימוש באותה מים למתינות וקירור מבטל את הצורך במערכת מתווך נפרדת, מפשטת ארכיטקטורת הכור וצמצום מספר החדירה דרך כלי לחץ הכור.
  • (FLT:0) ,Abundance and low Cost:FLT:1 Light Water זמין בכל העולם, ואין צורך בתהליכי ייצור מיוחדים.
  • (FLT:0Chemicalיציבות ובטיחות: FLT:1 מים הוא אינרציה כימית בתנאים כור, לא רעיל, ולא מסוכן.הוא מספק העברה חום מעולה ויש לו יכולת חום גבוהה, אשר מסייע לספוג חום לאחר הסגירה.
  • (FLT:0) שקיפות ל-Nutrons: ⁇ 1) בעוד מימן סופג כמה נויטרונים, מים קלים עדיין מאפשרים מספיק שטף נויטרונים כדי לקיים תגובת שרשרת עם דלק מועשר.
  • (FLT:0) משוב בטיחותי הניתן להשגה: FLT:1 , פענוח השלילי ב BWRs ואת הטמפרטורה המנטרף שלילי coefficient בשני PWRs ו BWRs מספקים יציבות טבועה: אם הכור חום או מים רִיק, עלייה שלמתינות יורדת, באופן אוטומטי צמצום פעילות.

אתגרים ומגבלות

למרות היתרונות שלה, מים קלים יש חסרונות בולטים.ה-FLT:0 ⁇ קליטת חצי-מחלקה 1 הוא גבוה יותר מאשר מים כבדים או גרפיט, זניחה של דלק מועשר.תהליך ההעשרה מוסיף עלות ומורכבות, והוא יוצר מחזור דלק כי יש לנהל בזהירות למנוע סיכונים הפצת סגסוגת.

הגבלה נוספת היא הצורך במים עתירי מים גבוהים.מוצרי קורוזיה, גזים מפורשים, וזיהומים יכולים להיות מופעלים או להפקיד על פני משטחי דלק, המשפיעים על העברת חום ולהגדיל את המינון הקרינה לעובדים צמחיים.כימיה מים חייב להיות נשלט הדוק עם תוספים כמו חומצה בורית (שליטה תגובתית) ו ליתיום hydroxide (לתקנה pH) ב- PWRs.

יתר על כן, למים קלים יש יחס מתון נמוך יותר מאשר מים כבדים; בכור מים כבד, הכלכלה נויטרון כל כך טוב שניתן להשתמש אורניום טבעי.הקליטה הטפילטית של המים האור פירושה כי הדלק חייב להיות מועשר, אשר בדרך כלל מוביל לשרוף גבוה יותר ושימוש יעיל יותר של משאבי אורניום, אבל גם אסטרטגיה ניהול דלק מורכב יותר.

השוואה עם משתנים אחרים

שלושה ממריצים עיקריים שימשו בכורות גרעיניות מסחריות: מים קלים, מים כבדים, וגרף מים מספק את הליבה הקומפקטית ביותר אבל הצרכים מועשרים דלק כבד (DigFLT:02FLT:1O) יש הרבה פחות ספיגה חוצה שטח, המאפשר דלק טבעי, אבל הייצור שלה הוא אנרגיה-רגיש יקר ו Graphite הוא מודול מעולה עם סוג של נוזל גבוה, כי הוא מסוגל להיות מכווץ גבוה.

בטיחות ושיקולים תפעוליים

הבטיחות של כור מים קלים קשורה באופן אינטימי לתכונות של מים כמתאמן ומגניב.הטמפרטורה השלילית של פעילות מחדש מספקת מנגנון רגולציה עצמית: כמו דלק וחום קריר למעלה, צפיפות המים יורדת (או רִיק צורה ב BWRs), צמצום הממתינות וגורם לקצב הנפיחות לרדת.זה אפקט ראשון נגד כוח חוזר, כמו גם עיכובים של חום גדול, כמו גם מכווץ חום, כמו גם מכווץ חום.

עם זאת, ההסתמכות על מים מציגה סיכונים.תאונה אובדן-של-של-הקוטב (LOCA) מפחיתה גם את קירור וגם את המתינות, מה שמוביל להתנגשות מורכבת של ניטרוניקה ו הידראוליקה תרמית. במקרה של אובדן מוחלט של קירור, הליבה יכולה להיות מסולקת, וללא מים, מצב הופך להיות רשלני - התגובה שרשרת מפסיק, אבל את הדעיכה מפני חום מפני דרישות קירור של מערכות דלק מתוחכמות כאלה.

מסקנה

השילוב הייחודי של מים קלים של גרעיניים, פיזיים וכימיקליים – התואמים ההמוניים כמעט מושלם ל-Nutrons, צפיפות מימן גבוהה, יציבות תרמית, ותפקיד כפול כמגניב – הופך אותו למתקני נויטרונים הנפוצים ביותר בתחנות כוח גרעיניות מסחריות.הוא מאפשר עיצובים קומפקטיים ותחרותיים רבים אשר הוכיחו את האמינות שלהם לאורך עשרות שנים.

עבור הקוראים המעוניינים לחקור נושא זה עוד יותר, המשאבים הבאים מספקים מידע סמכותי:

  • (האגודה הגרעינית העולמית: 0) תגובה גרעינית (Nemor Moderators)
  • ועדת השיקום הגרעינית של ארצות הברית - How Nuclear Reactors WorkFillo 1
  • משרד האנרגיה האמריקאי - 101 גרעיני: כיצד מגיבים האור למים פועלים