De eerste nucleair reactor is ontworpen om te gebruiken in bommen om 239Pu te genereren. Daarna worden deze reactoren voor verschillende doeleinden gebruikt, zoals elektriciteitsopwekking en ook gebruikt bij het voortstuwen van schepen voor het opwekken van radio-isotopen en het leveren van warmte. Er zijn verschillende soorten kernreactoren beschikbaar in verschillende ontwerpen waarbij de stroomopwekking in deze reactoren voornamelijk afhangt van de kernsplijting. De meest gebruikte reactoren zijn de PWR (Pressurized Water Reactor), BWR (Boiling Water Reactor) & PHWR (Pressurized Heavy Water Reactor). Dit artikel bespreekt een overzicht van een kernreactor, componenten en typen.
Wat is een kernreactor?
Definitie: De kernreactor is een essentieel systeem in een nucleair energiecentrale Ze omvatten nucleaire afvoerreacties om warmte te genereren met behulp van een methode die splijting wordt genoemd. De opgewekte warmte kan worden gebruikt om stoom te maken voor het centrifugeren van a turbine Zodat elektriciteit kan worden opgewekt. Wereldwijd zijn er honderden commerciële reactoren, terwijl er meer dan 90 reactoren in de VS zijn. Kernenergie is dus een van de grootste energiebronnen voor betrouwbare en koolstofvrije elektriciteit.
Hoe werkt een kernreactor?
De belangrijkste functie van de kernreactor is het beheersen van kernsplijting. Het werkingsprincipe van de kernreactor is kernsplijting en het is een soort methode die wordt gebruikt voor het splitsen van de atomen om elektriciteit op te wekken. Kernreactoren gebruiken uranium dat wordt verwerkt tot kleine keramische pellets en gezamenlijk wordt gestapeld tot splijtstofstaven. Een brandstofsamenstel kan worden gevormd door een stel van meer dan 200 brandstofstaven. Gewoonlijk kan een reactorkern door deze assemblages worden vervaardigd op basis van het vermogensniveau.
In het vat van een kernreactor worden de brandstofstaven in het water geplaatst. Zodat het kan werken als een koelmiddel en als bemiddelaar om te helpen terwijl de snelheid van de neutronen wordt verminderd. Deze neutronen kunnen worden gegenereerd door splijting om de kettingreactie in stand te houden.
Daarna kunnen regelstaven in de reactorkern worden geplaatst om de reactiesnelheid te verlagen. De opgewekte warmte door het splijtingsproces kan van het water stoom maken om een turbine te laten draaien voor het opwekken van koolstofvrije elektriciteit.
Componenten
Het nodige componenten van de kernreactor omvatten voornamelijk de volgende. Het kernreactordiagram wordt hieronder weergegeven.
Kernreactor blokschema
- Kern
- Reflector
- Stuurstangen
- Moderator
- Koelmiddel
- Turbine
- Inperking
- Koeltorens
- Afscherming
Kern
De kern van de reactor bevat nucleaire brandstof om de warmte op te wekken. Het omvat uranium met minder verrijkte controlesystemen en constructiematerialen. De vorm van de kern is een cirkelvormige cilinder met een diameter van 5 tot 15 meter. De kern bevat een aantal afzonderlijke brandstofpinnen.
Reflector
De reflector is rond de kern aangebracht om de achterkant van de neutronen te repliceren die van het oppervlak van de kern overstromen.
Stuurstangen
Regelstaven voor kernreactoren zijn ontworpen met zware massa-elementen. De belangrijkste functie hiervan is om de neutronen op te nemen. Zodat het een reactie kan voortzetten of stoppen. De belangrijkste voorbeelden van deze staven zijn lood, cadmium, enz.
Deze staven worden voornamelijk gebruikt om de reactor op te starten, de reactie op een constant niveau te houden en de reactor stil te leggen.
Moderator
De belangrijkste functie van de moderator in een kernreactor is het vertragen van de neutronen van zowel hoge energieniveaus als hoge snelheden. Zodat er een kans is dat het neutron de splijtstofstaven raakt, wordt e vergroot.
De moderne moderatoren die momenteel worden gebruikt, zijn voornamelijk water H2o, zwaar water D2o, beryllium en grafiet. De eigenschappen van de moderator zijn de stabiliteit van thermische is hoog, straling en chemische stabiliteit, niet-corrosiviteit, enz.
Koelmiddel
Het materiaal dat wordt gebruikt om de warmte van brandstof naar een turbine door de kern over te brengen, zoals water, vloeibaar natrium, zwaar water, helium of iets anders, staat bekend als koelvloeistof. De kenmerken van koelvloeistof zijn voornamelijk: het smeltpunt is laag, het kookpunt is hoog, niet-toxisch, minder viscositeit, de stabiliteit van straling en chemicaliën, enz. De meest gebruikte koelvloeistoffen zijn Hg, He, Co2, H2o.
Turbine
De belangrijkste functie van de turbine is om de warmte-energie van het koelmiddelapparaat over te dragen aan elektriciteit.
Inperking
De insluiting scheidt de kernreactor van de omgeving. Over het algemeen zijn deze verkrijgbaar in koepelvormig en ontworpen met hoge dichtheid en met staal gewapend beton.
Koel toren
Deze worden door sommige soorten energiecentrales gebruikt om de overtollige warmte die vanwege de thermodynamische wetten niet kan worden veranderd, om te zetten in warmte-energie. Deze torens zijn de hyperbolische symbolen voor kernenergie. Deze torens kunnen eenvoudig zoetwaterdamp genereren.
Afscherming
Het beschermt de werkende mannen tegen het stralingseffect. Tijdens het splijtingsproces kunnen deeltjes zoals alfa, bèta, gamma, snelle en langzame neutronen worden gevormd. Dus om hen te beschermen, worden dikke lagen beton of lood rond de reactor gebruikt. De alfa- en bètadeeltjes kunnen worden tegengehouden door dikke lagen plastic of metalen te gebruiken.
Soorten kernreactoren
Wereldwijd zijn er verschillende soorten kernreactoren beschikbaar. Op basis van zijn ontwerp gebruikt het uranium met verschillende concentraties die worden gebruikt voor brandstof, moderatoren om het splijtingsproces te vertragen en koelvloeistoffen voor warmteoverdracht. De PWR of drukwaterreactor is het meest voorkomende type reactor.
PWR / Drukwaterreactor
Dit soort reactoren worden wereldwijd het meest gebruikt. Het gebruikt normaal water, zoals zowel moderator als koelvloeistof. Hierin kan het koelmiddel worden versneld om te voorkomen dat het in damp flitst om het tijdens het proces te behouden. Krachtige pompen verplaatsen het water met behulp van leidingen, dragen de warmte van gekookt water over in een secundaire kringloop. De resulterende damp drijft de turbinegenerator aan om elektriciteit op te wekken.
BWR / kokend waterreactoren
In deze reactoren presteert lichte oorlog zowel als koelmiddel als moderator. De koelvloeistof wordt onder lage druk opzij gezet om het water te koken. De damp kan rechtstreeks aan de turbinegeneratoren worden geleverd om elektriciteit op te wekken.
Reactoren voor zwaar water onder druk
Deze staan ook bekend als reactoren van het CANDU-type. Deze reactoren vertegenwoordigen ongeveer 12% van de kernreactoren wereldwijd. Deze worden voornamelijk gebruikt in alle Canadese kerncentrales. Deze reactoren gebruiken zwaar water zoals zowel koelvloeistof als moderator. Als brandstof gebruikt het natuurlijk uranium omdat, in een drukwaterreactor, het koelmiddel kan worden gebruikt voor het koken van normaal water in een andere kringloop.
Gasgekoelde reactoren
Deze reactoren worden alleen in het VK gebruikt. Deze zijn verkrijgbaar in twee typen namelijk de Magnox en de AGR (geavanceerde gasgekoelde reactor). Deze reactoren gebruiken C02 als het koelmiddel en grafiet als de moderator. De brandstof die in de Magnox wordt gebruikt, is natuurlijk uranium, terwijl het in de AGR versterkt uranium gebruikt.
Lichtwater-grafietreactoren
Deze reactoren worden gebruikt in het land Rusland. Dus deze reactoren gebruiken gewoon water als koelmiddel en grafiet zoals de moderator. In kokendwaterreactoren kookt het koelmiddel wanneer het door de reactor wordt gevoerd. De gegenereerde stoom zal rechtstreeks naar turbinegeneratoren worden geleid. De ontwerpen van vroege reactoren van het type LWG werden vaak gebruikt zonder beveiligingskenmerken.
Snelle fokkerreactoren
Deze reactoren gebruiken snelle neutronen om de materialen zoals U238 en Thorium232 te veranderen in splijtbare materialen om de reactor van brandstof te voorzien. Dit proces gaat samen met recycling, dat de capaciteit heeft om toegankelijke splijtstofbronnen te vergroten. Deze reactoren zijn actief in Rusland.
Kleine modulaire reactoren
De moderne SMR is vooral economisch ontworpen. Deze reactoren groeien om elektriciteit te leveren aan kleine elektriciteitsnetten en waarschijnlijk om warmte te leveren aan hulpbronnenindustrieën. Deze reactoren kunnen bij toenemende vraag ook in grotere netten worden ingezet.
Sommige reactoren van het SMR-type bevinden zich in een moeilijke ontwikkelingsfase, zoals volledig ondergronds, waardoor het landgebruik, personeels- en veiligheidsvereisten afnemen. Sommige van deze reactoren bevatten passieve veiligheidssystemen die tot 4 jaar werken zonder bij te vullen
Enkele andere soorten reactoren zijn CANDU, Snelle kweek, Thorium, Kokend water, Water onder druk, Prismatisch, Gesmolten zout, Kleine modulaire, Radio-isotoop thermische generatoren, Fusion reactoren, RBMK's, Magnox, Pebble bed, Superkritisch watergekoeld, AES-2006 / VVER-1000, VHTR, HTGR en Research-type reactoren.
Maakt gebruik van een kernreactor
De toepassingen van kernreactor omvatten de volgende
- Deze worden gebruikt in kerncentrales om elektriciteit op te wekken en worden ook gebruikt voor de voortstuwing van nucleaire schepen.
- Kerncentrales leveren de benodigde energie om elektrische energie te produceren.
- Deze drijven de propellers van schepen aan die anders de assen van elektrische generatoren draaien.
Dit gaat dus allemaal over een overzicht van een kernreactor Evenzo zijn er over de hele wereld verschillende soorten commerciële kernreactoren beschikbaar, zoals gasgekoeld, snel neutronen- en lichtwatergrafiet, water onder druk, kokend water, zwaar water onder druk en snelle kweekreactor. Hier is een vraag voor u, wat is de brandstof die wordt gebruikt in PHWR?
