Su Reaktörleri (BWRs), 1960'lardan beri ticari nükleer enerji üretiminin temel taşı olmuştur, dünya çapında güvenilir, düşük karbonlu bir elektrik kaynağı sağlar.İkinci buhar döngülerine güvenen diğer reaktör tasarımlarından farklı olarak, BWR'nin temel bileşenleri, operasyonel ilkeleri, teknolojik güvenlik sistemleri, işletimi ve BWR'lerin güvenliği, nükleer mühendisler için kritik kalır.

Bir BWR Benzersiz Ne Yapar

Su Reaktörü bir tür ışık su reaktörü (LWR) sıradan su (H2O) hem bir nötron moderatörü olarak hem de reaktör serin bir şekilde hizmet eden bir BWR'nin tanımı, yüksek basınç altında tutulmasına izin verilir: su, BWR'nin daha basit, tek kullanımlık bir şekilde tasarımını azaltır.

Su Reaktörünün Temelleri

Reaktör Core ve Yakıt

Bir BWR kalbi, 750 ve 800 yakıt meclisi (en tipik bir 1.200 MWe reaktörü) arasında bulunan temeldir.Her bir toplantı, yaklaşık% 8,8 veya 10× 10 yakıt çubuklarının zirkonyum alaşımından (Zircaloy) cladding'den yapılır. Yakıtın kendisi zenginleştirilmiş uranyum (UO2), genellikle en sıcak bölgelerindeki yüksek enerjili küplerden 200 MW'a kadar uzanır.

BWR yakıt toplantıları iki önemli şekilde PWR toplantılarından farklıdır. Birincisi, daha kısa (yaklaşık 4.5 m) kaynarsama işlemine uymak için kullanılır.İkinci olarak, birçok BWR yakıt paketi, ekstra bir su sağlayan merkezi bir su çubuğu içerir ve enerji kullanımı artırmak için.

Rods ve Reaktivite Yönetimi

Bir BWR'deki reaktivite kontrol çubuklarının ve recirculation akışının bir kombinasyonunu tarafından kontrol edilir. Kontrol çubukları krisiyonu (ortada) ve istenen bir reaktör gücü seviyesini korumak için konumlandırılmıştır.

BWR'lerin önemli bir özelliği, reaktivitelerinin çekirdekten soğutmalı akış oranını değiştirerek ayarlanabilir olmasıdır.Recirculation flow güçlerini çekirdekten daha fazla su azaltır, ki bu da kestiretici bölge (kırıklar) ve nötron modurasyonunu arttırır ve böylece güçlendirici bir şekilde hareket eden pompalar ile geri döndürür.Recirculation sistemi genellikle suları azaltır.

Rektör Basınç Gemisi ve İçleri

Bir BWR için reaktör basıncı gemisi (RPV) hemisferik kafalarla büyük bir silindir çeliktir. Tipik bir BWR RPV, üst üste 6-7 m ve 20 m boyun eğlendirici bir çatıya girer, ve buharlı separatörler, su geçirmezler için bir akıştan ayrılırlar.

Operasyonel İlkeleri

Startup and Heatupup

Bir BWR reaktörü soğuk bir kapatma durumundan tam güce getiriyor. Süreç, atmosferik baskıya geri çekilir ve sular azalırken yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş 7 MPa (1.000 psi) ısınır.

Güç Yönetmeliği ve Yük Takip

BWRs, temel yük modunda çalışmak için tasarlanmıştır, ancak aynı zamanda yükten takip edilebilir, özellikle de Gelişmiş Kaynar Su Reaktör (ABWR) gibi yeni tasarımlarda, elektriksel hız azaltımının birincil yöntemi, pompanın kontrolüne göre hız azalır.Bu mekanizma, hız kontrolü için daha fazla elektrik talep ettiğinde, sabit disk sistemi kullanarak daha fazla su tasarrufu sağlar.

Su Kimyası ve Korozyon Kontrolü

BWR su kimyası kritiktir, çünkü kaynarsasyon süreci azalır ve su genellikle yüksek hacimli su ile çalışır (kürücük oksijenli oksijenin altında) ve SCC'yi azaltmak için kullanılır (CKC).T.C.T.'nin yüksek çözünürlükte ısınmış oksijenli yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte oksijenli oksijenli oksijenli oksijenli yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte ise yüksek çözünürlükte bulunan hidrojen miktarını azaltır.

Güvenlik Sistemleri ve Savunma

BWRs, kazaları önlemek ve sonuçlarını azaltmak için tasarlanmış birçok güvenlik katmanı içeriyor. temel prensip şu şekildedir: 0,0) derinlikte haklı çıkarılabiliyor).: Birkaç bağımsız bariyerler, radyoaktif yayınlardan halkın korunmasını sağlar: yakıt cladding, reaktör serin sistem sınırı ve çok sayıda engel başarısız olursa, temel sistemler, temel serinlenebilir ve radyoaktivite yerleştirilebilir.

Acil Core Soğutma Sistemi (ECCS)

ECCS, bir kayıp-soğuk kaza için birincil güvenlik sistemidir (LOCA). Bir BWR'de, ECCS birden fazla alt sistemden oluşur, her biri özel pompalar ve su kaynakları ile ilgilidir.

  • [FONT:0) Yüksek Basınçlı Core Sprey (HENGT:1) Yüksek kapasiteli bir pompa, yüksek kapasiteli bir pompa, yüksek çözünürlükte, reaktör basıncının hala yüksek olduğunda bile çalışabilir.
  • [Düzücük:0) Düşük Basınçlı Core Sprey (LENG): Haunt'a benzer ama düşük basınçlı koşullar için tasarlanmıştır (köleticiden sonra).
  • [Düzücük Olmayanlar İçindekiler:0) Düşük Basınçlı Enjeksiyon (LPCI): ), suları doğrudan recirculation sistemi aracılığıyla enjekte etmek için düşük basınçlı pompalar kullanın.
  • [FOS: [FOS: [FOS: [FOS: Havalimanları hızla reaktör baskısını azaltmak için, düşük basınçlı acil soğutma sistemlerinin işlevlenmesine izin vermek.

Ek olarak, birçok BWRs'in temizlenmeleri:0) Konserin (Dönemli soğutma sistemleri) ısıyı aktif pompalar olmadan silebilir, doğal dolaşım kullanarak. Genel Elektrik (GE) tasarımı, BWR/3 ve BWR/4 modellerinde bu tür pasif özelliklerin kullanımını öncülemiştir.

Yapılar

BWR'nin kapsamı PWR'nin yapıtlarından farklıdır. En yaygın tip, ayrı bir kuruda ve ıslak bir şekilde sabitlenmiş olan Mark II (Dönemli ışıklı ışıklı bir yapı ile baskı baskılı bir havuz) ile çevrilir.

Rektör Koruma Sistemi (RPS)

RPS sürekli anahtar parametreleri izler: nötron flux (güç), reaktör basıncı, su seviyesi ve serin akış. herhangi bir parametre bir set noktası aşıyorsa, RPS tam eklemeye işaret eden bir sinyalin (FLT:1) sönüllü (D) latches tarafından yapılır ve yerçekimine bağlı olarak, latches ve ağırlıkta bulunan bir sabit ram süresine bağlanır.

Avantajları ve Challenges

Avantajları Avantajları Avantajları Avantajları

  • [FONT:0) Yüksek termal verimlilik: [Dön döngüsü buhar jeneratörlerini ortadan kaldırır, termal kayıpları azaltır. BWRs PWRs ile karşılaştırılabilir yaklaşık 32-34% net bir verimlilike sahiptir.
  • [FONT:0]Siksi:[[Dönetici:[Dönetici: 0,0)) Az sayıda büyük bileşen (kimyasal olmayan, SG) sermaye maliyetini ve bakımı azaltamaz.
  • [FONT:0)Load-following yeteneği: Recirculation akışı kontrolü, hızlı güç değişikliklerini sağlar, BWR'ler için değişken yenilenebilir sistemlerle daha uygun hale getirir.
  • [FONT:0) Düşük işletim basıncı: [Dönetici: [Dönetici: 8) Hala yüksek (7 MPa), bir PWR'nin yaklaşık yarısıdır, gemide mekanik stresin azaltılmasıdır.
  • [FONT:0]Larger güç çıktısı birim başına: Bazı BWR tasarımları (örneğin, ESBWR) 1,600 MWe'ye kadar, herhangi bir nükleer reaktör türünden en yüksekte üretebilir.

Meydanlar

  • [FONT:0] Türbindeki Rödüşme:[Dönetici:0) Buhar kısa ömürlü izotoplar taşır, kalkan ve özel bakım gerektiren. Türbin ve kondüktör sistemler etkinleştirilir, takviyeli onarım çalışması.
  • [FONT:0)Stress korozyon çatlakları (SCC): [DFLT:1), BWR ortamında (eski birimlerde yüksek oksijen içeriği) Zircaloy ve paslanmaz çelikleri SCC'ye karşı hassas hale getirir.
  • [FONT:0)Su seviyesi kontrol karmaşıklığı:[Dönetici:0)[Dönetici] çünkü reaktör gemisindeki su seviyesi buhar kalitesini ve nötron modrasyonunu etkiler, seviye kontrolü PWRs'ten daha hassastır.
  • [FONT:0)Waste hacmi:[Dönetici:[Dönetici:0) BWRs, düşük termal verimlilik ve yüksek özel enerji yoğunluğu nedeniyle, bazı farklılıklar mütevazı olsa da, PWR'lerden biraz daha fazla yakıt hacmi üretmektedir.
  • [FONT=0]Containment tasarım kısıtlamaları: Mark'ın birçok erken BWR'de kullandığım baskı için nispeten küçük hacmi ve potansiyelleri ciddi kazalarda (örneğin Fukushima Daiichi) artırıldı.

Evrim ve Son Gelişmeler

BWR hattı ilk ticari birim (Dresden 1, 1960) nedeniyle sürekli bir gelişme geçirdi: Büyük evrimsel adımlar şunlardır:

  • [FONT:0)BWR/1 BWR/6 aracılığıyla: Yüksek çözünürlükte, artan güçle gelişmiş iç recirkülasyon (jet pompalar) ve daha iyi temel termal-hydraulics.
  • [FONT:0) İleride Su Reaktör (ABWR): [Dönetici: 1) GE-Hitachi ve Toshiba tarafından geliştirilen, ABWR iç recirkülasyon pompalarını (elit dışsal reciraj borularını) kullanır ve basitleştirilmiş bir güvenlik sistemi.
  • [FONT:0]Economic Siized Kaynar Su Reaktör (ESBWR): ), ABD'de yeniden sirkülasyon pompası yerine doğal dolaşım kullanan bir sonraki nesil tasarım, tüm aktif recirculation bileşenlerini ortadan kaldırır.
  • BWRX-300 GE Hitachi tarafından, BWRX-300 teknolojisine göre, BWRX-300'in BWRX-300'e göre, BWRX-300, basitleştirilmiş sistemlerle doğal dolaşım reaktörüdür, inşaat maliyetini ve süresini azaltmak amacıyla.

Modern BWRs ayrıca gelişmiş yakıt tasarımları (örneğin, Gd-doped yakıt, yüksek yanma), gelişmiş çekirdek izleme sistemleri ve gelişmiş eğitim simülatörü.For a detailed overview of the Evolution, ESFLT:0)World Nükleer Association kapsamlı bir tarih sunar.

Operasyonel Deneyim ve Dersler Öğrenildi

Mart 2011 Fukushima Daiichi (BWR/3 Mark I kapsamı) kazak, istasyon karaout hazırlığının önemini ve BWR'nin uzun süreli yüksek basınçlı koşullarına yönelik kırılganlıkları da artırdı. Buna karşılık, düzenleyiciler, ek yedekleme gücü (örneğin, portatif jeneratörler), gelişmiş su depolamaları ve ciddi kaza yönetimi kılavuzları kullanarak.Bu yükseltmeler mevcut BWR filosunun güvenlik marjlarını önemli ölçüde geliştirdiler.

Future Outlook

BWRs, yıllardır küresel nükleer filonun önemli bir parçası olmaya bekleniyor. Mevcut BWR'ler 60 veya 80 yıl boyunca işletmeleri için lisans yenilemeleri aldı. Ayrıca, BWR'lerin ESBWR ve BWRX-300 gibi gelişmiş tasarımların gelişimi, daha düşük sermaye maliyetleri, daha kısa inşaat programları ve gelişmiş pasif güvenlik için potansiyel sunuyor - özellikle de yeni piyasalarda ve yeniden inşa edilen kömür tesislerinin yeniden inşa edilmesi için yeni bir karbon ayak izi gerçekleştirebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Su Reaktörleri olgun ve sürekli olarak tasarlanmış bir nükleer teknolojiyi temsil ediyor. eşsiz doğrudan döngüsü tasarımı, ESBWR'ye operasyonel basitlik ve yük-following esnekliği sağlarken, BWRX-300 - BWR'nin altı on yıldan fazla bir süre boyunca operasyona dönüşme yeteneği, daha ekonomik konfigürasyonlar.Çünkü nükleer, mühendislik, ya da politikaya sahip olan herkes, BWR'nin tasarım ve tasarıma yönelik temel tasarım ve tasarıma ilişkin temel bilgiler konusunda bilgi sahibi oldu.