Table of Contents
בלינג תגובת מים (BWRs) הייתה אבן הפינה של הדור הגרעיני המסחרי מאז שנות ה-60, מתן מקור אמין, פחמן נמוך של חשמל ברחבי העולם.בניגוד לעיצובים אחרים המבוססים על לולאות קיטור משניים, BWRs לייצר ישירות בתוך הכלי, המציע יתרונות תרמודינמיים אבל גם מציג אתגרים הנדסיים ייחודיים.
מה הופך את BWR ייחודי
תגובה מים בולים היא סוג של כור מים קלים (LWR) שבו מים רגילים (H2O) משמש גם כמתאמת נויטרונים וככוונן.המאפיין המגדיר של BWR הוא המחזור הישיר: מים מותרים להרתיח בתוך הליבה הכור, והחילון המתקבל הוא ישירות אל גנרטור טורבינות.
מימון של תגובה למים של
תגובה של Core ודלק
לב של BWR הוא הליבה שלו, המכיל בין 750 ל 800 אסיפות דלק (בממוצע 1,200 MWe כור) כל התאספות מורכב מ- 8×8 או 10×10 מערך של מוטות דלק המיוצרים מסגסוגת זארוקוניום (Zircaloy) cladding.הדלק עצמו מועשרת דו תחמוצת אורניום (UO2), בדרך כלל עם העשרה של כ- 4 עד 55% U- , U-235, הם גם לחץ דם גבוה.
ניגודי דלק BWR שונים מ- PWR אסיפות בשני דרכים משמעותיות. ראשית, הם קצרים יותר (כ-4.5 מ') כדי להתאים את תהליך הייבוש.II, חבילות דלק רבות BWR כוללות מוטה מים מרכזית המספקת נתיב נוסף למים לעלות דרך הליבה, שיפור תנומת נויטרון וניצול דלק.
שליטה רודס ושיקום ניהול
פעילות ב BWR נשלטת על ידי שילוב של מוטות בקרה וזרימת תיקון. מוטות בקרה הם cruciform (בצורת-מעגל) ומוכנסים מלמטה של הליבה (לא כמו PWRs, אשר להוסיף מלמעלה) עיצוב הכניסה התחתון הזה הוא אפשרי כי הראש התחתון של הכלי יש מנגנוני המניעה (CRDM במהלך פעילות נורמלית, סגור כדי לשמור על רמת כוח רצון מלאה (ה) כדי לשמור על רמת הכוח הרצויה) כדי לשמור על רמת הכוח (ה) באופן מלא.
תכונה חשובה של BWRs היא כי תגובתם יכולה להיות מותאם על ידי שינוי קצב זרימה קריר דרך הליבה. הגדלת כוח זרימה של התחדשות מחדש כוח יותר מים דרך הליבה, אשר מפחיתה שבריר ריק (בועות צוות) ומגדיל את קצב זרימת הניטרון, ובכך להגדיל את כוח.זה מאפשר מעקב ללא מוטות הנעה, גמישות מבצעית ייחודית.
לחץ וסרב ופנים
כלי הלחץ הכור (RPV) עבור BWR הוא כלי פלדה גדול צילינדרים עם ראשי hemispherical. A טיפוסי BWR RPV הוא בערך 6-7 מ"ר קוטר ו 20 מ"מ גבוה, עם קירות 15-20 ס"מ נכנס מים נוזליים עם נוזל קיטור אחורי למטה, לאחר נוזל ליבות אחוריים רחב לתוך נוזל אחורית אחורית, לאחר נוזל אחורית אחורית עובר דרך נוזל אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית (חלקים) עם מחמי קיטור אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית (חלקית אחורית) עם נוזל אחורית) עם נוזל אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית) עם נוזל אחורית אחורית (חלקית אחורית) עם נוזל אחורית אחורית (חלקית אחורית) עם נוזל אחורית) עם נוזל אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית) עם קיטור אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורית אחורי
עקרונות תפעול
סטארט-אפ ו-Hickup
החל BWR כרוך להביא את הכור ממצב של התמוטטות קרה לכוח מלא.התהליך מתחיל על ידי משיכת מוטות בקרה ברצף מבוקר בקפידה בעוד משאבות השיקום נמצאים במהירות נמוכה.כפי שמתחיל, חום הפשפשים מעלה את הטמפרטורה של הדלק והמים. מוקדם בסטארט-אפ, כלי הלחץ הוא בלחץ אטמוספרי, 1000 מים זורמים בהדרגה, כמו גם לחץ דם גבוה יותר, כלומר, לחץ דם גבוה עד כדי להגדיל את הלחץ הראשי של הסטארט-אפ (אורד) ולהגדיל את הלחץ על פני השטח, כלומר, לחץ הדם, לחץ הדם, הוא לחץ הדם, כלומר, הוא רק 7 גרם לטמפרטורה גבוהה יותר ויותר, לחץ הדם, לחץ הדם, לחץ הדם, הוא מעלה, לחץ הדם, כלומר, לחץ הדם, לחץ הדם, הוא מעלה, לחץ הדם, לחץ הדם, לחץ הדם, הוא מעלה, לחץ הדם, לחץ הדם, הוא מעלה, לחץ הדם, הוא מעלה, הוא על ידי לחץ הדם, לחץ הדם, ככל שגובה עד כדי להגדיל את הלחץ הראשי, לחץ הדם, לחץ הדם, הוא מעלה, לחץ דם גבוה יותר ויותר גבוה יותר ויותר גבוה יותר ויותר, לחץ הדם, הוא לחץ על ידי לחץ על ידי לחץ על ידי לחץ על פני השטח, לחץ הדם, לחץ הדם, לחץ הדם, לחץ הדם, לחץ
תקנות כוח ועומס בעקבות
BWups נועדו לפעול במצב עומס בסיס, אבל הם גם מסוגלים לטעון לעקוב אחר עומס מודרני, במיוחד בעיצובים חדשים יותר כמו הרעיל של בוילינג מים תגובה (ABWR) כאמור, השיטה העיקרית של בקרת חשמל היא הסתגלות של זרימה של רטיקולציה. כאשר הרשת דורשת יותר חשמל, מהירות המשאבה של החלמה מוגברת.
כימיה מים ובקרת קורוזיה
כימיה במים BWR היא קריטית כי תהליך הרתיחה מתמקדת בזיהומים, ומכיוון שהמים במגע ישיר עם טורבינה.הפעלה עם מים מטוהר גבוה (מוליכים מתחת ל-0.10 מיקרוS/CM) חיוני למזער את בנייתן של פיקדונות רדיואקטיביים (התחילה) ולצמצם את הסיכון של שבץ חמצן קצר (SCC) באופן קבוע, כולל כמות חמצן קצרה (HWC-16) להורדת רמת חמצן (R) לצמצום רמת חמצן קצרה) לצמצום רמת חמצן (R) באופן קבוע (RCC) באופן קבוע).
מערכות בטיחות והגנה ב- Depth
BWRs משלבים שכבות מרובות של מערכות בטיחות שנועדו למנוע תאונות ולצמצם את ההשלכות שלהם.העיקרון הבסיסי הוא (FLT:0) הגנה לעומקFLT:1: כמה מחסומים עצמאיים להגן על הציבור מפני הודעות רדיואקטיביות: חיפוי הדלק, הגבול של מערכת קירור, ואת מבנה המכילה.
מערכת קירור חירום (ECCS)
ECCS היא מערכת הבטיחות העיקרית לתאונה שאינה תלויה בהפסד (LOCA) ב- BWR, ECCS מורכבת ממערכות תת-מערכות מרובות, כל אחת מהן עם משאבות ייעודיות ומקורות מים.
- (FLT:0) High-Pressure Core Spray (HPCS): משאבת שפע גבוהה שארסצת מים לתוך כלי הכור מלמעלה הליבה.זה יכול לפעול גם כאשר לחץ כור עדיין גבוה.
- (FLT:0)Low-Pressure Core Spray (LPCS): FLT:1 דומה ל-HPCS אך מיועד לתנאי לחץ נמוך (לאחר שהספינה הייתה מדוכאת).
- (FLT:0)Low-Pressure Coolant הזרקת (LPCI): FLT:1 השתמש במשאבי דל-לחץ כדי להזריק מים ישירות אל תחתית הספינה באמצעות מערכת השיקום.
- (FLT:0) מערכת דיכוי אנטומי (ADSIR): FLT ( 1:1 פותח שסתום הקלה כדי להפחית במהירות את לחץ הכור, ומאפשר מערכות קירור חירום בלחץ נמוך לתפקד.
בנוסף, רבים BWRs יש FLT:0 â € âdensersulation condensersFLT:1 (מערכות קירור פאסיביות) אשר יכול להסיר חום ללא משאבות פעיל, באמצעות זרימת טבעי.הכלל החשמלי (GE) עיצוב חלוצה השימוש בתכונות פאסיביות כאלה בתחילת BWR/3 ו BWR/4 מודלים.
מבנה המכיל
מכילות BWR נבדלות מעיצובים של PWR. הסוג הנפוץ ביותר הוא ⁇ :0 [Mark I ContainmentFLT] 1 (מבנה בצורת נורב המופנם עם מאגר לחץ), אם כי עיצובים מאוחרים יותר כוללים את Mark II (מעל בריכה) ומארק III (המבנה הצילי עם חום נפרד רטוב ורטוב).
מערכת הגנת תגובה (RPS)
(ה-RPS עוקב בקביעות פרמטרים מרכזיים: Nutron flux (כוח), לחץ כור, רמת מים וזרימה קרירה.אם כל פרמטר עולה על נקודת סטמנט, RPS יוזם AFLT:0scramFLT:1 - הוספת נוזל רפלק של כל מוטות הבקרה לתוך הליבה.
יתרונות ואתגרים
יתרונות
- (FLT:0) יעילות תרמית גבוהה יותר: FLT:1 המחזור הישיר מבטל גנרטורים אדים, צמצום ההפסדים התרמיים. BWRs יש יעילות נטו של כ-32-34%, בדומה ל- PWRs.
- (FLT:0) simplicity: FLT:1 פחות מרכיבים גדולים (ללא לחץ, No SG) יכול להפחית את עלויות ההון ותחזוקה.
- (FLT:0) יכולת מעקב אחריה:FLT:1; Recirculation Flow control מאפשר שינויים מהירים בכוח, מה שהופך BWRs יותר מתאים לרשתות עם משתנים.
- (FLT:0)Low מפעיל לחץ: 1FLT בשעה שעדיין גבוה (7 MPa), זה בערך מחצית של PWR, צמצום הלחץ המכאני על הספינה.
- (FLT:0) תפוקה של כוח ליחידה: FIRLT:1 כמה עיצובים BWR (למשל, ESBWR) יכולים לייצר עד 1,600 MWe, בין הגבוהים ביותר מכל סוג גרעיני.
אתגרים
- (FLT:0)Radiation in the טורבינות:FLT:1 The אדים נושאים איזוטופים קצרים, הדורשים הגנה ותחזוקה מיוחדת. Turbine ומערכות condenser הופכים מופעלים, מסבך עבודת תיקון.
- (FLT:0) סטרס קורוזיה סדקים (SCCIR): 1:1 הסביבה BWR (תוכן חמצן גבוה במים ⁇ , טמפרטורות גבוהות) הופך את Zircaloy ו נירוסטה פלדה רגישים ל- SCC. זה הוביל בדיקות יקרות תחליף (למשל, החלפת צינור כור ביחידות מבוגרות).
- (FLT:0) מורכבות בקרת מים: FLT:1 כי רמת המים בכלי הכור משפיעה על איכות הקיטור ומתינות נויטרונים, בקרת רמת שליטה היא רגישה יותר מאשר באירועים טרנספורמטיביים כגון אובדן פתאומי של מים להאכיל דורש תגובה מדויקת.
- (FLT:0Waste נפח:0Waste נפח: 1BWRs) מייצרים מעט יותר נפח דלק מושקע עבור וואטוז מאשר PWRs עקב יעילות תרמית נמוכה יותר וצפיפות אנרגיה מסוימת גבוהה יותר, אם כי הבדלים הם צנועים.
- (FLT:0) השגת מגבלות עיצוב: 1.FLT:1 ה-Mark I Containment בשימוש ב- BWRs מוקדם רבים כבר ביקורת על נפח קטן יחסית שלה ופוטנציאל עבור בניית לחץ בתאונות חמורות (למשל, Fukushima Daiichi). עיצובים מורכבים שיפרו את העוצמה של ה-Fukushima Daiichi.
התפתחות והתקדמות חדשה
קו BWR עבר שיפור מתמשך מאז היחידה המסחרית הראשונה (Dresden 1, 1960) השלבים האבולוציוניים העיקריים כוללים:
- (FLT:0)BWR/1 דרך BWR/6:03:03:03:03:03: איורים ראשונים עם כוח גובר, שיפור התחדשות פנימית (משאבות) ו- ליבת טובה יותר תרמי-hydraulics.
- (ב) ⁇ :0) מתקדם ב-Boiling Water Reactor (ABWRir): ההרחבה 1 של GE-Hitachi ו-Tom, ABWR משתמשת במשאבי טיהור פנימיים (מאשרים את הפחתת ההפחתה החיצונית), כלי דיגיטלי ושליטה, ומערכת בטיחות פשוטה.
- (FLT:0) ארגונומי סימל את תגובת המים של בלינג (ESBWR): עיצוב הדור הבא שמשתמש במחזור טבעי במקום לשאיבה, ביטול כל רכיבי השיקום הפעילים.הוא משלב מערכות בטיחות פסיביות שמסתמך על הכבידה ועל רצף טבעי, מה שהופך אותו פשוט יותר ופוטנציאלי יותר בטוח.
- (FLT:0) קטן מודולרי BWRs (SMRs): כפל 1 מספר מושגים SMR, כגון BWRX-300 על ידי GE Hitachi, מבוססים על טכנולוגיית BWRX-300 הוא כור מחזור טבעי של 300 MWe טבעי מחזורי עם מערכות פשוטות, במטרה להפחית את עלויות הבנייה ואת הזמן.
BWRs מודרניים גם תכונות משופרות עיצובי דלק (למשל, דלק Gd-doped, כוויות גבוהות יותר), מערכות ניטור ליבה מתקדמות, וסימולטורים משופרים של הכשרה.עבור סקירה מפורטת של האבולוציה, האגודה הגרעינית של GLT:0World מספקת היסטוריה מקיפה FLT:1.
ניסיון ושיעורים לומדים
התאונה במרץ 2011 ב-Fukushima Daiichi (A BWR/3 עם מארק I מכילות) מדגישה את החשיבות של מוכנות תחנת Blackout ואת הפגיעות של BWR מכילות תנאים בלחץ גבוה ממושך.בתגובה, הרגולטורים ברחבי העולם חלו על שיפורים: שיפורים קשים, שיפורים נוספים גיבוי כוח (למשל, גנרטורים ניידים), חיזוק מים, ניהול תאונות חמורות אלה שיפרו את תנאי הפיקוח על ידי CVRN) באופן משמעותי, כולל שיפור משמעותי של אמצעי זהירות נוספים, שיפורים נוספים של אמצעי זהירות, כולל פעולות אבטחה BLTRNF.
תחזית עתיד
BWRs צפויים להישאר חלק חשוב של צי הגרעין העולמי במשך עשרות שנים. רבים קיימים BWRs קיבלו חידושים רישיון לפעול עבור 60 או אפילו 80 שנים.פיתוח של עיצובים מתקדמים BWR כמו ESBWR ו- BWWRX-300 מציע את הפוטנציאל לעלויות הון נמוכות יותר, לוחות זמנים בנייה קצרים יותר, ובטיחות מוגברת - פערים שעשויים להיות אטרקטיביים במיוחד בשווקים מתעוררים ופורחים עבור אתרי אינטרנט חדשים, כמו גם לשילוב אווירי פחם.
מסקנה
תגובת מים בולים מייצגת טכנולוגיה גרעינית בוגרת ומעודנת ללא הרף.עיצוב מחזור ישיר ייחודי שלהם מספק פשטות תפעולית וגמישות מעקב עומס, תוך הצגת אתגרים הנדסיים ספציפיים כגון קרינת טורבינות ודיכוי מתח סדקים.מעל שישה עשורים של פעולה, הצי צבר ידע עצום בעיצוב, חומרים, כימיה, וניהול תאונות עתידיות - מ-ABW ועד ל-ESBWRWR הקרובה יותר, אפילו לאסטרטגיה גרעינית, ל- BRINERIN, ל-RUSLITSTS, ל-BRUSS, ל-BREDICERD, ניהול אבטחה בטוחה יותר, ו-WD, ל-WDICD, היא יעילה יותר, ל-WDITSTERSTERSTICERS, לחדשנות מתקדמת יותר, ל-WDEROSTROLITRIN, ל-WRIN, לחדשנות לפיתוח מדיניות גרעינית, ל-WDITROSTICERSTROLITROLITROSTROSTROSTICROSTICROLITROLITST, ל-WREARS, לחדשנות מתקדמת יותר, לחדשנות לפיתוח מדיניות גרעינית, ל-WD, ל-WIN, ל-WRIN,