Il primo nucleare reattore è stato progettato per essere utilizzato nelle bombe per generare 239Pu. Successivamente, questi reattori vengono utilizzati per scopi diversi come generazione di elettricità e utilizzato anche nella propulsione di navi per generare radioisotopi e fornire calore. Esistono diversi tipi di reattori nucleari disponibili in diversi modelli in cui la generazione di energia in questi reattori dipende principalmente dalla fissione nucleare. I reattori utilizzati di frequente sono PWR (Pressurized Water Reactor), BWR (Boiling Water Reactor) e PHWR (Pressurized Heavy Water Reactor). Questo articolo discute una panoramica di un reattore nucleare, componenti e tipi.
Cos'è un reattore nucleare?
Definizione: Il reattore nucleare è un sistema essenziale in un nucleare centrale elettrica . Includono reazioni di drenaggio nucleare per generare calore utilizzando un metodo chiamato fissione. Il calore generato può essere utilizzato per produrre vapore per la centrifuga a turbina . In modo che l'elettricità possa essere generata. In tutto il mondo ci sono centinaia di reattori commerciali presenti, in quanto oltre 90 reattori si trovano negli Stati Uniti. Quindi l'energia nucleare è una delle maggiori fonti di energia per elettricità affidabile e priva di emissioni di carbonio.
Come funziona un reattore nucleare?
La funzione principale del reattore nucleare è controllare la fissione nucleare. Il principio di funzionamento del reattore nucleare è la fissione nucleare ed è un tipo di metodo utilizzato per suddividere il atomi per generare elettricità. I reattori nucleari utilizzano l'uranio che si trasformerà in minuscole palline di ceramica e impilate insieme in barre di combustibile. Un gruppo di combustibile può essere formato da un mazzo di oltre 200 barre di combustibile. Di solito, un nucleo di reattore può essere fabbricato attraverso questi gruppi in base al livello di potenza.
Nel recipiente di un reattore nucleare, le barre di combustibile sono poste nell'acqua. In modo che possa agire come un refrigerante e come mediatore per assistere riducendo la velocità dei neutroni. Questi neutroni possono essere generati attraverso la fissione per mantenere la reazione a catena.
Dopo di che, le barre di controllo possono essere collocate nel nocciolo del reattore per ridurre la velocità di reazione. Il calore generato attraverso il processo di fissione può trasformare l'acqua in vapore per far ruotare una turbina per generare elettricità priva di carbonio.
Componenti
L'essenziale componenti del reattore nucleare includono principalmente quanto segue. Il diagramma del reattore nucleare è mostrato di seguito.
Diagramma a blocchi del reattore nucleare
- Nucleo
- Riflettore
- Barre di controllo
- Moderatore
- Refrigerante
- Turbina
- Contenimento
- Torri di raffreddamento
- Schermatura
Nucleo
Il nucleo del reattore include combustibile nucleare per generare il calore. Include l'uranio con meno arricchito, sistemi di controllo e materiali strutturali. La forma del nucleo è un cilindro circolare con un diametro da 5 a 15 metri. Il nucleo include una serie di singoli perni del carburante.
Riflettore
Il riflettore è disposto attorno al nucleo per replicare la parte posteriore dei neutroni che traboccano dalla superficie del nucleo.
Barre di controllo
Barre di controllo del reattore nucleare sono progettati con elementi di massa pesante. La funzione principale di questo è assorbire i neutroni. In modo che possa continuare o fermare una reazione. I principali esempi di queste bacchette sono piombo, cadmio, ecc.
Queste barre vengono utilizzate principalmente per avviare il reattore, mantenere la reazione a un livello costante e spegnere il reattore.
Moderatore
La funzione principale di moderatore in un reattore nucleare è rallentare i neutroni da alti livelli di energia e da alte velocità. In modo che ci sia una possibilità che il neutrone colpisca le barre di combustibile aumenterà.
I moderatori moderni utilizzati attualmente includono principalmente acqua H2o, acqua pesante D2o, berillio e grafite. Le proprietà del moderatore sono la stabilità termica è elevata, radiazioni e stabilità chimica, non corrosività, ecc.
Refrigerante
Il materiale utilizzato per trasferire il calore dal carburante a una turbina attraverso il nucleo come acqua, sodio liquido, acqua pesante, elio o qualcos'altro è noto come refrigerante. Le caratteristiche del refrigerante includono principalmente il punto di fusione è basso, il punto di ebollizione è alto, non tossicità, meno viscosità, stabilità di radiazioni e sostanze chimiche, ecc. I refrigeranti comunemente usati sono Hg, He, Co2, H2o.
Turbina
La funzione principale della turbina è quella di trasferire l'energia termica dal dispositivo di raffreddamento all'elettricità.
Contenimento
Il contenimento separa il reattore nucleare dall'ambiente circostante. Generalmente, questi sono disponibili a forma di cupola e progettati con calcestruzzo ad alta densità e rinforzato con acciaio.
Torre di raffreddamento
Questi vengono utilizzati da alcuni tipi di centrali elettriche per trasferire il calore in eccesso che non può essere modificato in energia termica a causa delle leggi termodinamiche. Queste torri sono i simboli iperbolici dell'energia nucleare. Queste torri possono generare semplicemente vapore d'acqua dolce.
Schermatura
Protegge i lavoratori dall'effetto delle radiazioni. Nel processo di fissione, possono formarsi particelle come neutroni alfa, beta, gamma, veloci e lenti. Quindi, per dare loro sicurezza, attorno al reattore vengono utilizzati strati di cemento o piombo. Le particelle alfa e beta possono essere bloccate utilizzando spessi strati di plastica o metalli.
Tipi di reattori nucleari
In tutto il mondo sono disponibili diversi tipi di reattori nucleari. In base al suo design, utilizza uranio con diverse concentrazioni utilizzate per il carburante, moderatori per ritardare il processo di fissione e refrigeranti per il trasferimento di calore. Il PWR o reattore ad acqua pressurizzata è il tipo più comune di reattore.
PWR / Reattore ad acqua pressurizzata
Questi tipi di reattori sono più frequentemente utilizzati in tutto il mondo. Utilizza acqua normale sia come moderatore che come refrigerante. In questo, il refrigerante può essere affrettato per impedire che diventi vapore per mantenerlo durante il processo. Potenti pompe muovono l'acqua tramite tubi, trasferiscono il calore dall'ebollizione dell'acqua in un circuito secondario. Il vapore risultante spinge il generatore a turbina a generare elettricità.
Reattori BWR / acqua bollente
In questi reattori, la guerra leggera si comporta sia come refrigerante che come moderatore. Il liquido di raffreddamento viene messo da parte a bassa pressione per far bollire l'acqua. Il vapore può essere fornito direttamente ai generatori a turbina per generare elettricità.
Reattori ad acqua pesante pressurizzati
Questi sono anche noti come reattori di tipo CANDU. Questi reattori rappresentano circa il 12% dei reattori nucleari a livello globale. Questi sono utilizzati principalmente in tutte le centrali nucleari canadesi. Questi reattori usano acqua pesante sia come refrigerante che come moderatore. Come combustibile, utilizza l'uranio naturale perché, in un reattore ad acqua pressurizzata, il refrigerante può essere utilizzato per far bollire l'acqua normale in un circuito diverso.
Reattori raffreddati a gas
Questi reattori vengono utilizzati solo nel Regno Unito. Questi sono disponibili in due tipi: Magnox e AGR (reattore avanzato raffreddato a gas). Questi reattori usano C02 come il refrigerante e grafite come il moderatore. Il carburante utilizzato nel Magnox è l'uranio naturale mentre, nell'AGR, utilizza l'uranio potenziato.
Reattori di grafite ad acqua leggera
Questi reattori sono utilizzati nel paese Russia. Quindi questi reattori usano acqua normale come refrigerante e grafite come il moderatore. Nei reattori ad acqua bollente, il refrigerante bolle quando viene fornito in tutto il reattore. Il vapore generato verrà fornito direttamente ai generatori a turbina. I primi progetti di reattori di tipo LWG erano spesso utilizzati senza caratteristiche di sicurezza.
Reattori Fast Breeder
Questi reattori utilizzano neutroni rapidi per trasformare i materiali come l'U238 e il torio232 in materiali fissili per alimentare il reattore. Questo processo è unito al riciclaggio, che ha la capacità di migliorare le risorse di combustibile nucleare accessibili. Questi reattori operano in Russia.
Piccoli reattori modulari
Il moderno SMR è progettato principalmente in modo economico. Questi reattori stanno crescendo per fornire elettricità a piccole reti elettriche e probabilmente per fornire calore alle industrie delle risorse. Questi reattori possono essere utilizzati anche in reti più grandi quando la domanda aumenta.
Alcuni reattori di tipo SMR sono in fasi di sviluppo difficili come completamente sotterranei, riducendo l'utilizzo di terra, personale e requisiti di sicurezza. Alcuni di questi reattori contengono sistemi di sicurezza passivi che funzionano fino a 4 anni senza ricarica
Alcuni altri tipi di reattori sono CANDU, Fast breeder, Torio, Acqua bollente, Acqua pressurizzata, Prismatico, Sale fuso, Piccolo modulare, Generatori termici a radioisotopi, Reattori a fusione, RBMK, Magnox, Pebble bed, Supercritical raffreddato ad acqua, AES-2006 / Reattori di tipo VVER-1000, VHTR, HTGR e Research.
Usi del reattore nucleare
Il applicazioni del reattore nucleare include il seguente
- Questi sono utilizzati nelle centrali nucleari per generare elettricità e utilizzati anche nella propulsione marina nucleare.
- Le centrali nucleari forniscono l'energia necessaria per produrre energia elettrica.
- Questi guidano le eliche delle navi altrimenti girano gli alberi dei generatori elettrici.
Quindi, si tratta di un file panoramica di un reattore nucleare . Allo stesso modo, ci sono diversi tipi di reattori nucleari commerciali disponibili in tutto il mondo come raffreddato a gas, neutroni veloci e grafite ad acqua leggera, acqua pressurizzata, acqua bollente, acqua pesante pressurizzata e reattore autofertilizzante veloce. Ecco una domanda per te, qual è il carburante utilizzato in PHWR?
