Su Reaktörü Nedir?

Su Reaktörü (BWR), normal suların hem serin hem de nötron moderatörüne hizmet ettiği bir tür ışık su nükleer reaktörüdür. birincil serin bileşenlerin sayısını azaltan diğer reaktör tasarımlarından farklı olarak, BWR, suların doğrudan iki baskın ışıklı reaktörün içinde kaybolmasını sağlar.

BWR tasarımının basitliği, özellikle ABD, Japonya ve Avrupa'nın bazı bölgelerinde yaygın dağıtıma katkıda bulunmuştur. 2025 yılında yaklaşık 60 BWR birimi aktif ticari hizmette kalır, her yıl binlerce megawatt elektrik üretir. Bu reaktörlerin işlevinin modern nükleer enerji üretimindeki rolünü nasıl güçlendirdiğini anlamak.

Su Reaktör Genrates Elektrik Nasıl Bir Kaynar

BWR'deki elektrik nesli süreci temel olarak bir termal döngüdür, ancak reaktör gemisindeki olayların sırasını diğer reaktör türlerinden ayırır. Aşağıdaki alt bölümler her aşamasını kırır.

Reaktör Core Fission in the Reactionor Core

reaktör çekirdeği binlerce yakıt çubukları içeriyor, her biri uranyum dioksit (UO2) ısı ve iki veya üç hızlı nötron şeklinde büyük miktarda enerji salladı - veya orta-235. Bir nötron grevleri olduğunda, sürekli bir tepkiye izin veriyor.

Doğrudan Lisans: Türbine Buhar

Su ısıtılırken, ısının oturma noktasına ulaşana kadar yükselir ve kaynar bir BWR'de, temel nemin çoğunu kaldırmak için temelin üstünde bulunan buharlı (yaklaşık 285 °C (545 °F) ısıyın - yüksek buharlı ve sıvı damlacıkların bir karışımı - yüksek basınçlı buharlı geçişler ve kurutmalar ile üst düzeye geçer.

Rejim Soğutma ve Condensation

Kontenja su daha sonra reaktör gemisine bir dizi yem su ısıtıcısı ile pompalanır, kapalı hava döngüsüni tamamlamak için. Çünkü buhar, buharı kullanan tüm bileşenler potansiyel olarak radyoaktif kontamineye maruz kalabilir.Bu nedenle, BWR bitkileri fabrika işçileri ve çevreyi korumak için sağlam koruyucu ve yer tutar.

BWRs ve Pressurized Water Reaktörler arasında önemli farklar

Hem BWRs hem de PWRs ışık su reaktörleri olsa da, tasarım felsefeleri birkaç önemli şekilde farklıdır.Bir PWR'de birincil serinleme sistemi için yeterince yüksek basınç (tipik olarak 15.5 MPa) ısıtılır. Sıcak birincil serinlik, ısısını ikincil bir su devresine transfer eder ve sonra türbinleri için buhar üretir.

Buna karşılık, bir BWR tek bir döngü kullanır: doğrudan çekirdekte üretilen buhar, doğrudan reaktörlerde buhar jeneratörleri ihtiyacını ortadan kaldırır, bu da buharlı ekipmanlarını ağırlamak için pahalı ve yatkındır. Ancak, her tasarım kendi türbin ve tüm alt uç bileşenlerinin bir parçası olarak, BWR'de ameliyat basıncın bir PWR'de daha düşük olması anlamına gelir.

Su Reaktörlerinin Avantajları

  • [FONT:0) Basitleştirilmiş bitki düzeni: [Dönetici: [Dönetici:0] Buhar jeneratörünün yokluğu ve preurizer, inşaat zaman çizelgesini ve daha düşük sermaye maliyetlerini azaltır.
  • [FONT:0)Direct buhar döngüsü: [Dönetici:[Dönemli akışlarda üretilen buhar doğrudan bir türe doğru akıyor, ısı değiştirici ile ilişkili sıcaklık damlasını ortadan kaldırarak, benzer güç derecelendirmesiyle% 1-2 artırmak.
  • [FONT:0)Hızlı yük-following yeteneği: BWRs, elektrik talebindeki değişiklikleri, iç recirculation pompalarının akışını ayarlayarak, bu da boşlukları değiştirir (steam balonları) ve böylece BWR'ler için uygun yenilenebilir enerji kaynakları ile iyi uygun şekilde uygun şekilde cevap verebilir.
  • [FONT:0]Proven teknoloji: BWRs, 1960'lardan beri ticari operasyonda olmuştur ve önemli bir işletme deneyimi ve yakıt ve bileşenler için iyi kurulmuş bir tedarik zinciri sağlar.
  • [Düzücük basınç çekirdeği: [Düzdünt:0] Düşük basınç çekirdeği: [Düzdüncü Seviyeye Geri Döndürülen düşük basınç basıncı (PWR'lere karşı) daha yüksek güç çıkışı için gerekli kalınlıkları azaltır ve daha yüksek güç çıkışı için daha büyük gemilerin kullanımını sağlar.

Meydanlar ve Güvenlik

Birçok avantajlarına rağmen, BWR'ler operatörlerin ve düzenleyicilerin güvenli ve güvenilir bir operasyon sürdürmeleri için belirli zorluklar sunmaktadır.

Radyasyon Exposure ve Containment

BWR'de üretilen buhar radyoaktiftir - azot-16 (Su aktivasyonundan), asil gazlar ve iz miktarda fission ürünleri - türbinler, kondüktifler ve ilişkili borular, bir tasarım-basit kaza sırasında radyoaktivitenin serbest bırakılması ve temel hasarları en aza indirmek için gereklidir. birincil kaynaklama sistemi, örneğin Mark I, Mark II veya Mark III'ün içine bağlı olarak bilinen bir baskı aracı içeren bir baskı sistemi içerir.

Modern BWRs'teki Gelişmiş Güvenlik Sistemleri

Modern BWR tasarımları, orijinal nesil II sistemlerinin ötesinde birden fazla savunma katmanı içeriyor. Örneğin, Advanced Kaynar Su Recirculation Pumpor (ABWR) iç recirkülasyon pompalarını monte etti, daha önce BWR'lerde bir güvenlik açığını ortadan kaldırmak için doğal dolaşım sağlar - örneğin Fukushima Daiichi kazasına katkıda bulunan recirculation boru hatlarına katkıda bulunan ısıtımı kesintiye uğratmış gibi.

BWR Teknolojisi Tarihi ve Evrimi

Su reaktörlerinin gelişimi 1950'lerde ABD Ulusal Reaktör Test İstasyonu'nda başladı.En yakın Arco şehri, Idaho - ilk kez bir nükleer reaktörün elektrik şebekesine yol açtı. Bu deneylerin başarısı 1955 yılında, BWR'nin ilk ticari BWR'nin yapımına yol açtı, 200 MWe Dresden-1 bitkisi 1960 yılında, ilk kez bir nükleer reaktöre elektrik santralini açtı.

1960'lar ve 1970'ler boyunca, General Electric, BWR tasarımlarını başarı ile geliştirdi - BWR/2'de BWR/6'da - her biri yakıt tasarımı, temel güç yoğunluğu ve güvenlik sistemleri geliştirme konusunda, 1980'lerde BWR'ler, ABD'de, Japonya, İsveç ve diğer ülkelerde birçok hizmet için standart bir seçim haline geldi.

Gelişmiş BWR Tasarımları: ABWR ve ESBWR

ABWR, General Electric Hitachi (GEH) tarafından geliştirilen ve 1990'larda Amerika Birleşik Devletleri'nde düzenleyici onay aldı ve Japonya ve Tayvan'da inşa edildi. Bu, dijital kontrol sistemleri, iyi duygusal kontrol çubuğu sürücüleri ve 1,600 MWe brüt. ABWR'ye kadar üretebilecek bir reaktör hattını içeriyor - reaktör gemisinin bir parçasına dayanacak 10 pompaya dayanacak şekilde genişletildi.

2014 yılında ABD Nükleer Düzenleme Komisyonu'ndan son tasarım sertifikası alan ESBWR, basitleştirme konseptini daha da ileri sürmektedir. Tamamen serin akış için doğal dolaşıma sahiptir, tüm recirculation pompalarını ve ilişkili güç kaynaklarını ve kontrollerini ortadan kaldırır. Bu tasarım, kontraksiyon sistemleri ile 10–11 arasında pompalar ve büyük bir baskı havuzunun soğutma sistemi için gerekli olan bir işlemden sonra 72 saat boyunca çalışır. ESBWR, 1,600 MWe ve çok fazla pasif güvenlik özelliklerini içerir.

BWR'lerde Yakıt ve Atık Yönetimi

BWR yakıt toplantıları PWR'lerde kullanılanlardan geometrik olarak farklıdır. Tipik bir BWR yakıt paketi, reaktivite ve termal-hydraulic performanslarını optimize eden belirli bir boşluk için tasarlanmıştır. BWR yakıt işlemesi, PWR'nin metalikleştirilmesinden biraz daha küçüktir ve zenginleştirme seviyesi genellikle 3-5% U-235 aralığındadır.

Yaklaşık 12-24 ay süren operasyondan sonra, harcanan yakıt toplantıları, ABD'de ticari BWR yakıtı için şu anda uygulanmamış durumdayken, ilk birkaç yıl boyunca ısı çıktılarını ve radyoaktivitelerini azaltmaktadır.

Ekonomik ve Operasyonel Faktörler

BWR bitkilerinin ekonomik performansı, inşaat maliyeti, yakıt döngüsü maliyetleri, kapasite faktörü ve bitki ömürleri dahil olmak üzere karmaşık bir dizi faktöre bağlıdır.Çünkü BWRs, PWR'lerden daha düşük bir basınçta çalışır, reaktör basıncı gemisinin maliyetine karşı daha büyük bir miktar pompalanabilir - bitkinin maliyetine mal olabilir.

Operasyonel olarak, BWRs, PWR'lerin bularıyla karşılaştırılabilir kapasite faktörleri göstermiştir - birçok modern BWR birimi rutin olarak %90'ın üzerindeki yıllık kapasite faktörlerini yerine getirmek için rutin olarak kontrol gerektirir.Recirculation flow control aracılığıyla hızlı güç değişiklikleri yapabilme yeteneği, özellikle de değişken yenilenebilir enerji kaynaklarının penetrasyonunun büyüdüğü pazarlarda.

ABD'de BWR operatörleri, mevcut bitkilerin maliyetini artırmış ve yeni BWR kapasitelerini inşa etmek için ağır bir karar vermişlerdir.

Su Reaktörlerini Kaynarmanın Geleceği

BWRs, uzun süredir küresel nükleer filosunun önemli bir parçası olmaya devam etmesi bekleniyor. Birçok mevcut birim, çalışma yaşamlarını 60, 70 veya 80 yıl boyunca devam eden yatırımları, büyük bileşenlerin değiştirilmesi (örneğin, türbinler, kondüktörler ve reaktör tekne içleri) ve bu arada, ABWR ve ESBWR gibi gelişmiş tasarımlarını genişletiyor.

BWRX-300 gibi küçük bir çıkış aralığına (300 MWe), daha esnek oturma seçenekleri azaltın ve BWRX-300, ESBWR'nin anahtar özelliklerini koruyan küçük bir modüler reaktördür.

Elektrik nesli ötesinde, BWR teknolojisi aynı zamanda ortak kuşakta uygulamaları bulabilir - hem elektrik hem de proses ısısını endüstriyel olarak kullanarak hidrojen üretimi veya desalinasyon gibi kullanır.BWR'lerin doğrudan döngüsü, BWR'lerin ısının çıkarılmasını, ısının enerji verimliliğini önemli ölçüde etkilemeden azaltacaktır. Bu gelişmeler, yakıt performansında, online izleme ve dijital enstrümantasyonda devam eden gelişmelerle birlikte, BWR'lerin karbonatize enerji sistemine geçişte anlamlı bir rol üstleneceklerini önerir.

Dış kaynaklar daha fazla okuma için: [[Üyetim:0) Dünya Nükleer Reaktörler Nasıl Çalışılır (PRIS)).U.S. Nükleer Düzenleme Komisyonu – Su Reaktörlerini Kaynarlar[[DÜye Değerler: 4 )