El primer nuclear El reactor va ser dissenyat per utilitzar-lo en bombes per generar 239Pu. Després d'això, aquests reactors s'utilitzen per a diferents propòsits, com ara generació d'electricitat i també s’utilitza en propulsar vaixells per generar radioisòtops i subministrar calor. Hi ha diferents tipus de reactors nuclears disponibles en diferents dissenys, on la generació d’energia en aquests reactors depèn principalment de la fissió nuclear. Els reactors d’ús freqüent són el PWR (reactor d’aigua a pressió), el BWR (reactor d’aigua bullent) i el PHWR (reactor d’aigua pesada a pressió). En aquest article es parla d’una visió general d’un reactor nuclear, components i tipus.
Què és un reactor nuclear?
Definició: El reactor nuclear és un sistema essencial en un nucli central elèctrica . Inclouen reaccions de drenatge nuclear per generar calor mitjançant un mètode anomenat fissió. La calor que es genera es pot utilitzar per produir vapor per filar a turbina . De manera que es pot generar electricitat. A nivell mundial, hi ha centenars de reactors comercials, ja que més de 90 reactors es troben als EUA. Així doncs, l’energia nuclear és una de les fonts d’energia més grans per obtenir electricitat fiable i lliure de carboni.
Com funciona un reactor nuclear?
La funció principal del reactor nuclear és controlar la fissió nuclear. El principi de funcionament del reactor nuclear és la fissió nuclear i és un tipus de mètode utilitzat per dividir el àtoms per generar electricitat. Els reactors nuclears fan servir urani que es transformarà en petits grànuls ceràmics i s’apilaran conjuntament en barres de combustible. Un conjunt de combustible es pot formar per un munt de més de 200 barres de combustible. Normalment, es pot fabricar un nucli de reactor mitjançant aquests conjunts en funció del nivell de potència.
Al recipient d’un reactor nuclear, les barres de combustible es col·loquen dins de l’aigua. De manera que pot actuar com un refrigerant i també com un mediador per ajudar a reduir la velocitat dels neutrons. Aquests neutrons es poden generar mitjançant fissió per mantenir la reacció en cadena.
Després d'això, es poden col·locar barres de control al nucli del reactor per reduir la velocitat de reacció. La calor generada a través del procés de fissió pot convertir l’aigua en vapor per fer girar una turbina per generar electricitat sense carboni.
Components
L’essencial components del reactor nuclear inclouen principalment els següents. A continuació es mostra el diagrama del reactor nuclear.
Diagrama de blocs del reactor nuclear
- Nucli
- reflector
- Varetes de control
- Moderador
- Refrigerant
- Turbina
- Contenció
- Torres de refrigeració
- Blindatge
Nucli
El nucli del reactor inclou combustible nuclear per generar la calor. Inclou urani amb sistemes de control i materials estructurals menys enriquits. La forma del nucli és un cilindre circular amb un diàmetre de 5 a 15 metres. El nucli inclou una sèrie de passadors de combustible individuals.
reflector
El reflector està disposat al voltant del nucli per replicar la part posterior dels neutrons que desborden de la superfície del nucli.
Varetes de control
Barres de control del reactor nuclear estan dissenyats amb elements de massa pesada. La funció principal d’això és absorbir els neutrons. De manera que pugui continuar o aturar una reacció. Els principals exemples d’aquestes varetes són el plom, el cadmi, etc.
Aquestes barres s’utilitzen principalment per engegar el reactor, mantenir la reacció a un nivell constant i apagar el reactor.
Moderador
La funció principal del moderador en un reactor nuclear consisteix a alentir els neutrons a partir de nivells elevats d’energia i velocitats elevades. De manera que hi hagi una possibilitat que el neutró colpegi les barres de combustible augmentarà.
Els moderadors moderns que s’utilitzen actualment inclouen principalment aigua H2o, aigua pesada D2o, beril·li i grafit. Les propietats del moderador són que l’estabilitat tèrmica és elevada, la radiació i l’estabilitat química, la no corrosivitat, etc.
Refrigerant
El material que s’utilitza per transferir la calor del combustible a una turbina a través del nucli, com aigua, sodi líquid, aigua pesada, heli o alguna cosa més, es coneix com a refrigerant. Les característiques del refrigerant inclouen principalment que el punt de fusió és baix, el punt d’ebullició és elevat, no té toxicitat, menys viscositat, l’estabilitat de la radiació i de productes químics, etc. Els refrigerants que s’utilitzen habitualment són Hg, He, Co2, H2o.
Turbina
La funció principal de la turbina és transferir l’energia calorífica del dispositiu refrigerant a l’electricitat.
Contenció
La contenció separa el reactor nuclear de l’entorn. Generalment, estan disponibles en forma de cúpula i dissenyats amb formigó armat d’alta densitat i acer.
Torre de refrigeració
Aquests són utilitzats per alguns tipus de centrals elèctriques per posar l'excés de calor que no es pot canviar a energia tèrmica a causa de les lleis termodinàmiques. Aquestes torres són els símbols hiperbòlics de l’energia nuclear. Aquestes torres poden generar simplement vapor d’aigua dolça.
Blindatge
Protegeix els treballadors dels efectes de la radiació. En el procés de fissió, es poden formar partícules com alfa, beta, gamma, neutrons ràpids i lents. Per tal de donar-los seguretat, s’utilitzen capes gruixudes de formigó o plom al voltant del reactor. Les partícules alfa i beta es poden aturar utilitzant capes gruixudes de plàstics o metalls.
Tipus de reactors nuclears
A tot el món, hi ha diferents tipus de reactors nuclears disponibles. Basant-se en el seu disseny, utilitza urani amb diferents concentracions utilitzades com a combustible, moderadors per retardar el procés de fissió i refrigerants per a la transferència de calor. El reactor d’aigua a pressió o PWR és el tipus de reactor més comú.
PWR / Reactor d'aigua a pressió
Aquest tipus de reactors s’utilitzen amb més freqüència a tot el món. Utilitza aigua normal com a moderador i refrigerant. En això, es pot afanyar el refrigerant per deixar de passar el vapor per mantenir-lo durant el procés. Les potents bombes mouen l’aigua mitjançant canonades i transfereixen la calor de l’aigua bullent en un bucle secundari. El vapor resultant condueix el generador de turbina per generar electricitat.
BWR / Reactors d’aigua bullent
En aquests reactors, la guerra lleugera funciona tant com a refrigerant com com a moderador. El refrigerant es reserva a baixa pressió per bullir l'aigua. El vapor es pot subministrar directament als generadors de turbines per generar electricitat.
Reactors d’aigua pesada a pressió
Aquests també es coneixen com a reactors tipus CANDU. Aquests reactors signifiquen al voltant del 12% dels reactors nuclears a nivell mundial. S’utilitzen principalment a totes les estacions nuclears canadenques. Aquests reactors fan servir aigua pesada com a refrigerant i moderador. Com a combustible, utilitza urani natural perquè, en un reactor d’aigua a pressió, el refrigerant es pot utilitzar per bullir aigua normal en un bucle diferent.
Reactors refrigerats per gas
Aquests reactors només s’utilitzen al Regne Unit. Estan disponibles en dos tipus: Magnox i AGR (reactor avançat refrigerat per gas). Aquests reactors utilitzen C02 com el refrigerant i el grafit com el moderador. El combustible que s’utilitza al Magnox és l’urani natural, mentre que a l’AGR utilitza urani millorat.
Reactors de grafit d’aigua lleugera
Aquests reactors s’utilitzen al país de Rússia. Per tant, aquests reactors utilitzen aigua normal com a refrigerant i grafit com el moderador. Als reactors d’aigua bullent, el refrigerant bull quan es subministra a tot el reactor. El vapor generat es subministrarà directament als generadors de turbines. Els primers dissenys de reactors tipus LWG sovint funcionaven sense característiques de seguretat.
Reactors de cria ràpida
Aquests reactors utilitzen neutrons ràpids per canviar els materials com U238 i Torio232 en materials fissils per alimentar el reactor. Aquest procés s’uneix al reciclatge, que té la capacitat de millorar els recursos accessibles de combustible nuclear. Aquests reactors funcionen a Rússia.
Petits reactors modulars
El SMR modern està dissenyat principalment econòmicament. Aquests reactors creixen per subministrar electricitat a petites xarxes elèctriques i probablement per subministrar calor a les indústries de recursos. Aquests reactors també es poden utilitzar en xarxes més grans quan la demanda creixi.
Alguns reactors de tipus SMR es troben en etapes de desenvolupament difícils, com ara totalment subterrani, reduint l'ús de terres, personal i requisits de seguretat. Alguns d'aquests reactors contenen sistemes de seguretat passiva que funcionen fins a 4 anys sense reomplir
Alguns altres tipus de reactors són CANDU, criador ràpid, tori, aigua bullent, aigua a pressió, prismàtica, sal fosa, petits modulars, generadors tèrmics de radioisòtops, reactors de fusió, RBMK, Magnox, llit de còdols, refrigerat per aigua supercrític, AES-2006 / Reactors tipus VVER-1000, VHTR, HTGR i Research.
Usos del reactor nuclear
El aplicacions del reactor nuclear inclou el següent
- S’utilitzen a les centrals nuclears per generar electricitat i també s’utilitzen en la propulsió marina nuclear.
- Les centrals nuclears subministren l’energia necessària per produir energia elèctrica.
- Aquestes accionen les hèlixs dels vaixells per girar els eixos dels generadors elèctrics.
Per tant, es tracta d’un visió general d’un reactor nuclear . De la mateixa manera, hi ha diferents tipus de reactors nuclears comercials disponibles a tot el món com refrigerats per gas, neutrons ràpids i grafit d’aigua lleugera, aigua a pressió, aigua bullent, aigua pesada a pressió i reactor de cria ràpida. Aquí teniu una pregunta, quin és el combustible que s’utilitza a PHWR?
