Giriş: Moderator CANDU Performansı için bir Vakıf Olarak

[FONT=0]CANDU[[Dönetici:0] (Kanada Deuterium Uranium) reaktör tasarımı, küresel filoya hakim olan en operasyonel olarak başarılı ve teknik olarak farklı nükleer enerji platformlarından biri olarak öne çıkıyor.Bu sistemin kalbi, beş yıl boyunca çok sayıda ülkedeki bir temel tasarımla, bu baskılı ağır su sisteminin temel ısı geçişi devresinden oluşan mükemmel bir yaklaşımı gösteriyor.

Herhangi bir termal nükleer reaktörde, bir moderatör, katalya denilen yatay bir geminin içinde bulunduğu hızlı nötronları ortadan kaldırmak için gereklidir.Bu yapılandırma, uranyum-235'deki olasılıkların dramatik bir şekilde artmasını sağlar. CANDU tasarımı, yüksek basınçlı bir sistemdeki mühendislik ve fiziki anlamak için gereklidir, ancak bu yapılandırmanın doğal bir şekilde kullanılmasını sağlamak için gerekli olan kimyasal güvenlik sağlar.

ActDU Moderator Fiziği

Nükleer fission, 2 MeV'nin yakınında ortalama bir kinetik enerjiyle nötronlar yayınlar: Kontrollü bir zincir reaksiyonu sürdürmek için, bu hızlı nötronlar, yaklaşık 1 eV'nin altında bir dizi elastik çarpışma ile hızlanır ve moder malzemesi ile sonuçlanır.[Dönetici][/FONT=0]

[FONT=0]Eşitlik oranı[[[DÜye Olmayanlar İçindekiler İçindekiler:0) Normal ışık suyu için, bu oran yaklaşık 70, yani her nötron için, hidrojen tarafından absorbe edilen bir miktar daha az miktarda hidrojen tarafından absorbe edilen bir nötrondur.

Bu nötron fazlası doğal uranyum yakıtı için temel bir özelliktir. Sadece 0.71% fissile U-235 ile, bir ışık su reaktörü 3-5% zenginleştirmeden kritikliğe ulaşamaz.Bir CANDU'da, ağır su moderatörü, reaktörün 70 °C'ye yakın atmosferik basınçtaki yüksek yoğunlukta net bir şekilde elde ettiği, U-238'yi plutonyum-239'a dönüştüremez.

Ağır Su için Stratejik ve Teknik Vaka

Moderatör olarak ağır su kullanma kararı hem fizik hem de ulusal strateji tarafından şekillendirildi. 1950'lerde Kanada bol uranyum rezervlerine sahipti, ancak zenginleştirme altyapısına gerek yoktu.

Tipik bir CANDU-6 reaktör, ilk başlangıçta 300 ton ağır su içeriyor, önemli bir sermayeyi temsil ediyor. Ancak, operasyonel olarak kayıpların mütevazi olması – birim başına yılda 2 ton daha az – ve D2O envanteri sürekli olarak zenginleştirilmiş, geri dönüştürülmüş ve geri kazanılmış. Örneğin, Güney Kore, Çin, Romanya ve Arjantin dahil olmak üzere, ve Hindistan, enerji geliştirmek için kapsamlı bir ağır su ısıtıcısı programına izin verdi.

Calandria Gemi ve Moderatör Sistem Anatomisi

Moderatör sistemi, atmosfer basıncının yakınında inşa edilir ve en sonundan beri su ısıtıcısını içerir.Ücretsiz yakıt kanallarını içeren 380. Bir CANDU6 ünitesi bu tür kanalları içerir; daha büyük CANDU9 tasarım özelliği 480.

Basınç tüpünde, 12 veya 13 yakıt paketleri, her biri 37 doğal auranium dioksit-alloy heaths'te depolanırken, ısıtıcının yaklaşık 10 MPa ve 300 °C'de dolaşıma girmesine izin verir: moderatörün yüksek sıcaklık ve basınçta faaliyet gösterdiğinde 55-80 °C'de kalır.

Moderator Soğutma ve Purification Devreleri

Moderatör ana enerji-kontasyon döngüsünün bir parçası olmasa da, toplam reaktör termal çıktısının yaklaşık% 5'ini absorbe eder ve öncelikle gamma-ray ısıtmasından ve nötron değiştiricisinin kinetik enerjilerini içerir.Eğer kontrolsizse, bu ısı değiştirici sıcaklığı yükseltecektir, nötron spektrumunu daha yüksek enerjilere değiştirir ve reaktiviteyi azaltır.

Moderator pompalar - servis su tarafından soğutulmuş iki veya üç tane kırmızı birim tam kapasiteli yedekle - tam güç ısısını işlemek ve kapanma sırasındaki buharı azaltmak için sabitlenmiş olur.

Bir helium kapak sistemi, tritium konsantrasyonunu yönetmek için sabit olmayan bir atmosfere sahiptir, ancak özel tritium-removal tesisleri genellikle eventual use veya imha için üçlü siteler üzerinde çalışmaktadır.

Sıcaklık Geribildirim ve Reaktivite Kontrolü

Moderatörün sıcaklığı önemli bir reaktivite geri bildirim mekanizması sağlar. Ağır su, küçük, negatif sıcaklık reaksiyon katsayısı reaktivite gösterir: moderatör ısıtıcı olarak, ısı değişiklikleri yavaş ve iyi bir şekilde hızlanan etkinin daha düşük olduğu yerlerdeki hızlanan bir reaktivite azaltımı sağlar.

Modeerator içinde güzel reaktivite kontrolü, normal ışık miktarı ile elde edilir: 0,0)liquid bölgesi kontrolörleri (LZCs))[Uygun bir kanalda şekillenen dikey bölmeler, tüm temel hacimleri kapsayabilir, operatörlerin nötronları çok daha güçlü bir şekilde absorbe etmesine izin verir, her alanda su seviyesini ayarlamak, her alanda hassas bir uzaysal gücü temelin altında şekillendirmesine izin verir.

LZCs'e ek olarak, nötron flux profilini sürekli olarak koordine etmek için paslanmaz çelik veya kobalt işlemi sırasında xenon aşırı ısısını sağlamak için geri alınabilir.Sally bu cihazları sürekli olarak şarj etmek için reaktörü ayarlayın.Xenon aşırı ısıtımı sağlamak için geri alınabilir, uzun vadeli pasif stabilite sağlar.

Moderator Sisteminin Inherent Safety Özellikleri

CUMH:0) Canadian Nükleer Güvenlik Komisyonu'nun CANDU teknolojisi üzerindeki dokümantasyonları[DÜT:1) moderatör sisteminde bulunan birkaç pasif güvenlik özelliği vurgular.En önemli olan moderatörünün büyük, düşük sıcaklık ısılı bir kazayla olan rolüdür. Yakıt soğutması ödün verici, ısıtılır.

Bu fenomen -)moderiner tarafından kullanılan ısı reddedilmesi[Dönetici: 1) Güçlü bir pasif güvenlik mekanizmasına sahip olabilir. moderatörün ısı kapasitesi birkaç yüz ton su yaklaşık 70 °C, acil durum sistemlerinin konuşlandırılması ve erimesini önlemek için önemli bir zaman sağlayabilir.

Moderatör ve serinlemenin ayrılması, beton kalibreli ve reaktör binasının içerdiği bir başka engel teşkil ediyor. Yakıt, katkaranlık boru ile çevrili olan baskı tüpünde bulunuyor, bu da 1 MPa'dan daha az – herhangi bir kesintiye maruz kalma gücü ile birlikte, daha fazla güvenlik marjları için bir savunma stratejisi yaratıyor.

OnPower Refuelling ve Moderator'un Rolü

Bir tanımlama CANDU özelliği, tam güç üretenken yakıt dağıtma yeteneğidir. Yatay yakıt kanal düzeni ve ayrı moderatör gemisi bu yeteneği mümkün kılar. Uzaktan olarak kullanılan yakıt makineleri, her biri 100 ton üzerinde tartılır, bir makine, yeni yakıt paketlerini kanala doğru iter, diğerini harcanan yakıt alırken, tüm reaktör elektrik üretimine kesintisiz olarak devam ederken, tüm güçte çalışmaya devam eder.

Reyatlama işlemi boyunca, moderatör tamamen keşfedilmemiş kalır: Sıcaklık, saflık ve nötron özellikleri aslında sürekli kalır. sıvı bölge kontrolörleri otomatik olarak küresel güç dengesini korumak için ayarlar, küçük reaktivite değişikliği için tamamen temiz yakıt yedekler olarak kaydedilir.Tüm operasyon genellikle kanal başına 10-15 dakika sürer.Bu kapasitede sabit tutar.Bu kapasite% 90'dan daha fazla, yüksek çözünürlükte yakıt dağıtımını tekrarlama ve yeniden yükleme yeteneğinin arttırılmasına olanak sağlar.

Güç yakıt yakıtı şarj kapasitesi, ağır su değiştiricisi tarafından yaratılan nötron zengin çevre ile birlikte, ayrıca kapıyı çeşitli yakıt çevrimlerine açıyor. Hafif derecede zenginleştirilmiş uranyum, gelişmiş reaktör konseptleri ve uzun süreli nükleer atıkların azaltılması için ilgi çekmeye devam eden stratejiler için geri dönüşüme devam ediyor.

IşıkWater ve Diğer Basınçlı YouTube Rektörleri ile Karşılaştırma

Işıklı su reaktörleri - su reaktörlerini baskıladı ve su reaktörlerini kaynatın (BWR) - hem moderatör hem de serinleştirmeli olarak sıradan su kullanın. Çünkü hidrojen çok fazla nötron absorbsiyonunu 3-5% U-235'e zenginleştirmeyi gerektirir.

Buna karşılık, CANDU moderatörü fiziksel olarak serinleyiciden ayrıdır, düşük basınç ve sıcaklıkta çalışır ve nötronik olarak şeffafdır. Coolant sıcaklık değişiklikleri ve boşluk moderatöre dayalı nötron spektrumu üzerinde minimum etkiye sahiptir, reaktör kontrolü ve güvenlik marjlarını artırmak, RBMK tasarımının olumsuz yöndeki katsayısı da, tamamen basınçtörüntü ve ışık suyu serinleyen bir yüzeysel olarak daha yüksek ısıtılır.

Ağır su moderatörü ayrıca, tipik bir PWR ile kıyaslanmış 15-20 daha iyi uranyum kullanımı verir, doğal uranyum hizmetlerinin ortadan kaldırılması için megawatt-günlerde ölçülür.Bu verimlilik yakıt tüketimi ve madencilik gereksinimleri azaltır ve pahalı zenginleştirme maliyetleri olmadan kısa yakıt paketleri.

Ekonomik Implikasyonlar ve Operasyonel Avantajları

Moderator sisteminin tasarımı, bir CANDU istasyonunun tüm yaşam döngüsü boyunca somut ekonomik avantajlar sağlar.En önemli avantajlar şunları içerir:

  • [FONT:0]Dominates'in zenginleştirme altyapısına ihtiyacı var, sermaye yatırımını ve yakıt döngüsü karmaşıklığını azaltın. Bu, yabancı zenginleştirme hizmetlerine güvenmeksizin yerli nükleer güç arayan ülkeler için geçerlidir.
  • [FONT=0) Yüksek nötron ekonomisi.[[DÜT 1: 1) U-238'in plutonium-239'a dönüştürülmesi, reaktörün gücünün yaklaşık yarısına katkıda bulunan ve üretilen elektrik ünitesine atık üretimi azaltmaktadır.
  • [FONT:0]On-power refuelling.[[Dönetici:0) Max, kapasite faktörünü % 90’ın üzerinde deneyimli operatörlerin% 90'ını kanıtlayan ve sürekli yakıt eşleştirmelerinin reaktör kapanmaları olmadan talep etmesi için.
  • [FONT=0]Fuel-cycle esnekliği.[[Dönetici:0] Aynı moderator, thorium-plutonium karışımları veya eyleminide bulunabilen, uzun vadeli enerji güvenliğini ve operasyonel adaptasyonu sağlayarak gelişmiş yakıtlar barındırabilir.
  • [FONT:0)Enhanced güvenlik[Dönetici:0)[Dönetici:0) Pasif demleyici temas yoluyla ısıtılması, düşük basınçlı moderatör envanteri ve çok fazla fiziksel engeller ciddi kazalar riskini azaltır ve acil durum planlamasını basitleştirir.
  • [FONT:0)Modular, yatay yakıt kanalları.[DÜDÜT:1] Bireysel kanallar, tüm temel, alt yaşam bakım yüklerini etkilemeden bakım kesintileri sırasında veya değiştirilmesi yapılabilir.

Ağır su ve tritium-yönet gereksinimleri kabul edilir.Baş D2O envanteri için bir CANDU-6 istasyonu dünya çapında 30'dan fazla reaktör ünitesini temsil eder, operasyonel karmaşıklığı sağlar, özel kaldırma tesisleri ve dikkatli bir şekilde tritiated ağır su kullanımı gerektirir. Ancak, bu zorluklar iş istasyonlarında iyi anlaşılmış ve rutin olarak 30'dan fazla reaktör ünitesini dünya çapındaki tecrübesini ifade eder.

Future: Gelişmiş Reaktörlerde Ağır Su Modrasyon

Temel CANDU-6 ve daha büyük CANDU birimleri güçlü performans kayıtları ile çalışmaya devam ederken, endüstri, soğutma sistemi için ağır su değiştiricisini ve ağır su stokunu artırmak için yakıt yapılandırmasını sağlayan gelişmiş tasarımları araştırmış ve yüksek maliyetli sistemlerde yüksek verimli hale getirmiştir.

Küçük modüler reaktörler (SMRs) aynı zamanda ağır su altyapısı ve operasyonel deneyim ile de araştırılıyor. Kanada, Güney Kore ve Çin gibi - bu sistemleri dağıtmak için büyük, serin moderatörü, endüstriyel ısı uygulamaları veya bölge ısıtması için çekici tasarımlar yapabilir.

ULUSLARARASI:0)Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı) ve ulusal laboratuvarlar, Termik bir nötron spektrumu davranışı ve CANDU moderatörünün yüksek performanslı alüminyumunu kullanan gelişmiş yakıt döngüleri.Diğer bileşiklerle ağır su reaktörlerinin çalışmaları özellikle de uzmanlaşmaktadır, D233'ü termal bir nötron spektrumunda, ancak yine de pratik sistemlerde sayısal olarak test edilen yüksek nötron ekonomisindeki yüksek performanslı enerji verimliliği ile birlikte. Gelişmiş moderator malzemeleri.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

CANDU moderatörü sistemi - reaktörün doğal uranyumda çalışabilmesine izin veren bir özelliktir ve tam güçte yakıt tasarrufu sağlamak için.Bu, ağır su fiziksel özellikleri ve yatay, baskılı ortam kanalı düzeni arasındaki sinerji, nötron ekonomisindeki bu başarıyı sağlayan bir reaktördür.

Küresel nükleer endüstri, atıkları en aza indirmek ve en üst düzey kaynak kullanımını en aza indirmek için sürdürülebilir yakıt döngülerine devam ettikçe, CANDU moderatörü sisteminin tasarımı ve işlevselliği, nötron fiziği, mühendislik pragmatizmi ve güvenlik felsefesi yakın zamanda mümkün olan bir referans noktası olarak kalacaktır.