İlk nükleer reaktör, 239Pu üretmek için bombalarda kullanılmak üzere tasarlandı. Bundan sonra, bu reaktörler gibi farklı amaçlar için kullanılır. elektrik üretimi ve ayrıca radyoizotop üretmek ve ısı sağlamak için gemilerin itilmesinde kullanılır. Bu reaktörlerdeki güç üretiminin esas olarak nükleer fisyona bağlı olduğu farklı tasarımlarda farklı nükleer reaktör türleri mevcuttur. Sık kullanılan reaktörler PWR (Basınçlı Su Reaktörü), BWR (Kaynar Su Reaktörü) ve PHWR'dir (Basınçlı Ağır Su Reaktörü). Bu makale bir nükleer reaktör, bileşenleri ve türlerine genel bir bakışı tartışmaktadır.
Nükleer Reaktör nedir?
Tanım: Nükleer reaktör, nükleer santralde temel bir sistemdir. enerji santrali . Fisyon adı verilen bir yöntem kullanarak ısı üretmek için nükleer boşaltma reaksiyonlarını içerirler. Üretilen ısı, bir eğirme için buhar yapmak için kullanılabilir. türbin . Böylece elektrik üretilebilir. Küresel olarak, ABD'de 90'ın üzerinde reaktörün bulunduğu yüzlerce ticari reaktör var. Dolayısıyla nükleer enerji, güvenilir ve karbonsuz elektrik için en büyük enerji kaynaklarından biridir.
Nükleer Reaktör Nasıl Çalışır?
Nükleer reaktörün ana işlevi nükleer fisyonu kontrol etmektir. Nükleer reaktörün çalışma prensibi nükleer fisyondur ve nükleer reaktörün bölünmesi için kullanılan bir tür yöntemdir. atomlar elektrik üretmek için. Nükleer reaktörler, küçük seramik peletler halinde işleyecek ve birlikte yakıt çubuklarına istiflenecek uranyum kullanır. Bir yakıt düzeneği, 200'den fazla yakıt çubuğundan oluşan bir grupla oluşturulabilir. Genellikle, güç seviyesine bağlı olarak bu düzenekler aracılığıyla bir reaktör çekirdeği imal edilebilir.
Bir nükleer reaktörün tankında, yakıt çubukları suyun içine yerleştirilir. Böylece, nötronların hızını düşürürken yardımcı olmak için bir soğutucu ve aracı olarak hareket edebilir. Bu nötronlar, zincirleme reaksiyonu sürdürmek için fisyon yoluyla üretilebilir.
Bundan sonra, reaksiyon hızını azaltmak için kontrol çubukları reaktör çekirdeğine yerleştirilebilir. Fisyon işlemi yoluyla üretilen ısı, karbon içermeyen elektrik üretmek için bir türbini döndürmek için suyu buhara dönüştürebilir.
Bileşenler
Temel nükleer reaktörün bileşenleri esas olarak aşağıdakileri içerir. Nükleer reaktör diyagramı aşağıda gösterilmiştir.
Nükleer Reaktör Blok Şeması
- Çekirdek
- Reflektör
- Kontrol çubukları
- Moderatör
- Soğutucu
- Türbin
- Muhafaza
- Soğutma kuleleri
- Koruyucu
Çekirdek
Reaktördeki çekirdek, ısıyı üretmek için nükleer yakıt içerir. Daha az zenginleştirilmiş, kontrol sistemleri ve yapısal malzemeler içeren uranyum içerir. Çekirdeğin şekli 5 ila 15 metre çapında dairesel bir silindirdir. Çekirdek, birkaç ayrı yakıt pimi içerir.
Reflektör
Reflektör, çekirdeğin yüzeyinden taşan nötronların arkasını kopyalamak için çekirdeğin etrafında düzenlenmiştir.
Kontrol çubukları
Nükleer reaktör kontrol çubukları ağır kütle unsurları ile tasarlanmıştır. Bunun temel işlevi nötronları emmektir. Böylece bir reaksiyonu devam ettirebilir veya durdurabilir. Bu çubukların ana örnekleri kurşun, kadmiyum vb.
Bu çubuklar esas olarak reaktörü başlatmak, reaksiyonu sabit bir seviyede tutmak ve reaktörü kapatmak için kullanılır.
Moderatör
Ana işlevi nükleer reaktörde moderatör nötronları yüksek enerji seviyelerinden ve yüksek hızlardan yavaşlatmaktır. Böylece nötronun yakıt çubuklarına çarpma şansı artacaktır.
Şu anda kullanılan modern moderatörler esas olarak su H2o, ağır su D2o, Berilyum ve Grafit içerir. Moderatörün özellikleri, ısının kararlılığı yüksek, radyasyon ve kimyasal kararlılık, aşındırmama vb.
Soğutucu
Su, sıvı sodyum, ağır su, helyum veya başka bir şey gibi çekirdekteki ısıyı yakıttan türbine aktarmak için kullanılan malzeme soğutucu olarak bilinir. Soğutucunun karakteristiği temel olarak erime noktasının düşük olması, kaynama noktasının yüksek olması, toksik olmaması, daha az viskozite, radyasyon ve kimyasalın stabilitesi vb.
Türbin
Türbinin temel işlevi, soğutucu cihazdan gelen ısı enerjisini elektriğe aktarmaktır.
Muhafaza
Muhafaza, nükleer reaktörü çevreden ayırır. Genellikle bunlar kubbe şeklinde olup, yüksek yoğunluklu ve çelik takviyeli beton ile tasarlanmıştır.
Soğutma kulesi
Bunlar, bazı enerji santralleri tarafından termodinamik yasalar nedeniyle değiştirilemeyen fazla ısıyı ısı enerjisine koymak için kullanılır. Bu kuleler, nükleer enerjinin hiperbolik sembolleridir. Bu kuleler basitçe tatlı su buharı üretebilir.
Koruyucu
Çalışan erkekleri radyasyon etkisinden korur. Fisyon işleminde alfa, beta, gama, hızlı ve yavaş nötronlar gibi parçacıklar oluşturulabilir. Bu nedenle bunlardan güvenlik sağlamak için reaktör çevresinde beton veya kurşun kalın tabakalar kullanılır. Alfa ve beta parçacıkları, kalın plastik veya metal katmanları kullanılarak durdurulabilir.
Nükleer Reaktör Türleri
Dünya çapında farklı nükleer reaktör türleri mevcuttur. Tasarımına bağlı olarak, yakıt için kullanılan farklı konsantrasyonlarda Uranyum, fisyon sürecini geciktirmek için moderatörler ve ısı transferine soğutucular kullanır. PWR veya basınçlı su reaktörü, en yaygın reaktör türüdür.
PWR / Basınçlı Su Reaktörü
Bu tür reaktörler en çok dünya çapında kullanılmaktadır. Hem moderatör hem de soğutucu gibi normal su kullanır. Bu durumda, soğutma sıvısı, işlem sırasında muhafaza etmek için buhar haline gelmesini durdurmak için aceleye getirilebilir. Güçlü pompalar, boruları kullanarak suyu hareket ettirir, ısıyı kaynayan sudan ikincil bir döngüde aktarır. Ortaya çıkan buhar türbin jeneratörünü elektrik üretmeye yönlendirir.
BWR / Kaynar Su Reaktörleri
Bu reaktörlerde, hafif savaş hem soğutucu hem de moderatör görevi görür. Soğutucu, suyu kaynatmak için düşük basınçta bir kenara konur. Buhar, elektrik üretmek için doğrudan türbin jeneratörlerine verilebilir.
Basınçlı Ağır Su Reaktörleri
Bunlar aynı zamanda CANDU tipi reaktörler olarak da bilinir. Bu reaktörler, küresel olarak nükleer reaktörlerin yaklaşık% 12'sini temsil etmektedir. Bunlar esas olarak tüm Kanada nükleer istasyonlarında kullanılmaktadır. Bu reaktörler hem soğutucu hem de moderatör gibi ağır su kullanır. Yakıt olarak doğal uranyum kullanır çünkü basınçlı su reaktöründe soğutucu, normal suyu farklı bir döngüde kaynatmak için kullanılabilir.
Gaz soğutmalı Reaktörler
Bu reaktörler yalnızca Birleşik Krallık'ta kullanılmaktadır. Bunlar, Magnox ve AGR (gelişmiş gaz soğutmalı reaktör) olmak üzere iki tipte mevcuttur. Bu reaktörler, moderatör gibi soğutucu ve grafit gibi C02 kullanır. Magnox'ta kullanılan yakıt doğal uranyumdur, oysa AGR'de geliştirilmiş uranyum kullanır.
Hafif Su Grafit Reaktörleri
Bu reaktörler Rusya ülkesinde kullanılmaktadır. Dolayısıyla bu reaktörler soğutucu olarak sıradan su ve moderatör gibi grafit kullanır. Kaynar su reaktörlerinde, soğutucu reaktör boyunca beslendiğinde kaynar. Üretilen buhar doğrudan türbin jeneratörlerine beslenecektir. İlk LWG tipi reaktörlerin tasarımları sıklıkla güvenlik özellikleri olmadan çalıştırılıyordu.
Hızlı Damızlık Reaktörler
Bu reaktörler, reaktöre yakıt sağlamak için U238 ve Thorium232 gibi malzemeleri bölünebilir malzemelere dönüştürmek için hızlı nötronlar kullanır. Bu süreç, erişilebilir nükleer yakıt kaynaklarını geliştirme kapasitesine sahip geri dönüşüm ile birleştirilmiştir. Bu reaktörler Rusya'da faaliyet gösteriyor.
Küçük Modüler Reaktörler
Modern SMR esas olarak ekonomik olarak tasarlanmıştır. Bu reaktörler, küçük elektrik şebekelerine elektrik sağlamak ve muhtemelen kaynak endüstrilerine ısı sağlamak için büyüyor. Bu reaktörler, talep arttığında daha büyük şebekelerde de kullanılabilir.
Bazı SMR tipi reaktörler, arazi kullanımı, personel ve güvenlik gereksinimlerini azaltan, tamamen yer altı gibi geliştirme sürecinin zor aşamalarındadır. Bu reaktörlerden bazıları, yeniden doldurmadan 4 yıla kadar çalışan pasif güvenlik sistemleri içerir.
Diğer bazı reaktör türleri CANDU, Hızlı üreme, Toryum, Kaynar su, Basınçlı su, Prizmatik, Erimiş tuz, Küçük modüler, Radyoizotop termal jeneratörler, Füzyon reaktörleri, RBMK'ler, Magnox, Çakıl yatağı, Süper kritik su soğutmalı, AES-2006 / VVER-1000, VHTR, HTGR ve Araştırma tipi reaktörler.
Nükleer Reaktörün Kullanım Alanları
nükleer reaktör uygulamaları aşağıdakileri dahil et
- Bunlar nükleer santrallerde elektrik üretmek için kullanılır ve ayrıca nükleer deniz tahrikinde kullanılır.
- Nükleer enerji santralleri, elektrik enerjisi üretmek için gerekli enerjiyi sağlar.
- Bunlar, aksi takdirde elektrik jeneratörlerinin şaftlarını döndürmek için gemilerin pervanelerini çalıştırır.
Dolayısıyla, bu tamamen bir nükleer reaktöre genel bakış . Benzer şekilde, dünya çapında Gaz soğutmalı, Hızlı Nötron ve Hafif Su Grafiti, Basınçlı su, Kaynar su, Basınçlı ağır su ve Hızlı damızlık reaktörü gibi farklı türlerde ticari nükleer reaktörler mevcuttur. İşte size bir soru, PHWR'de kullanılan yakıt nedir?
