Der erste nuklear Der Reaktor wurde für die Verwendung in Bomben zur Erzeugung von 239 Pu entwickelt. Danach werden diese Reaktoren für verschiedene Zwecke wie z Stromerzeugung und auch zum Antrieb von Schiffen zur Erzeugung von Radioisotopen und zur Wärmeversorgung verwendet. Es gibt verschiedene Arten von Kernreaktoren in unterschiedlichen Ausführungen, wobei die Stromerzeugung in diesen Reaktoren hauptsächlich von der Kernspaltung abhängt. Die häufig verwendeten Reaktoren sind PWR (Druckwasserreaktor), BWR (Siedewasserreaktor) und PHWR (Druckwasserreaktor). Dieser Artikel beschreibt einen Überblick über einen Kernreaktor, Komponenten und Typen.
Was ist ein Kernreaktor?
Definition: Der Kernreaktor ist ein wesentliches System in einem Kern Kraftwerk . Dazu gehören Kernentwässerungsreaktionen zur Erzeugung von Wärme unter Verwendung einer als Spaltung bezeichneten Methode. Die erzeugte Wärme kann verwendet werden, um Dampf zum Spinnen von a zu erzeugen Turbine . Damit Strom erzeugt werden kann. Weltweit gibt es Hunderte von kommerziellen Reaktoren, da sich über 90 Reaktoren in den USA befinden. Die Kernenergie ist somit eine der größten Energiequellen für zuverlässigen und kohlenstofffreien Strom.
Wie funktioniert ein Kernreaktor?
Die Hauptfunktion des Kernreaktors ist die Kontrolle der Kernspaltung. Das Arbeitsprinzip des Kernreaktors ist die Kernspaltung und eine Art von Methode zur Aufspaltung des Kernreaktors Atome Strom erzeugen. Kernreaktoren verwenden Uran, das zu winzigen Keramikpellets verarbeitet und gemeinsam zu Brennstäben gestapelt wird. Eine Brennelementanordnung kann durch ein Bündel von über 200 Brennstäben gebildet werden. Normalerweise kann ein Reaktorkern durch diese Anordnungen basierend auf dem Leistungsniveau hergestellt werden.
Im Gefäß eines Kernreaktors befinden sich die Brennstäbe im Wasser. Damit kann es sowohl als Kühlmittel als auch als Vermittler wirken und dabei die Geschwindigkeit der Neutronen verringern. Diese Neutronen können durch Spaltung erzeugt werden, um die Kettenreaktion aufrechtzuerhalten.
Danach können Kontrollstäbe in den Reaktorkern eingesetzt werden, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu verringern. Die durch den Spaltprozess erzeugte Wärme kann das Wasser in Dampf verwandeln, um eine Turbine zur Erzeugung von kohlenstofffreiem Strom zu drehen.
Komponenten
Das Essenzielle Komponenten des Kernreaktors umfassen hauptsächlich die folgenden. Das Kernreaktordiagramm ist unten gezeigt.
Blockdiagramm des Kernreaktors
- Ader
- Reflektor
- Kontrollstäbe
- Moderator
- Kühlmittel
- Turbine
- Eindämmung
- Kühltürme
- Abschirmung
Ader
Der Kern im Reaktor enthält Kernbrennstoff zur Erzeugung der Wärme. Es enthält Uran mit weniger angereicherten Kontrollsystemen und Strukturmaterialien. Die Form des Kerns ist ein Kreiszylinder mit einem Durchmesser von 5 bis 15 Metern. Der Kern enthält eine Reihe einzelner Brennstifte.
Reflektor
Der Reflektor ist um den Kern herum angeordnet, um die Rückseite der Neutronen zu replizieren, die von der Oberfläche des Kerns überlaufen.
Kontrollstäbe
Kontrollstäbe für Kernreaktoren sind mit schweren Massenelementen ausgelegt. Die Hauptfunktion dabei ist das Aufsaugen der Neutronen. Damit es eine Reaktion fortsetzen oder stoppen kann. Die Hauptbeispiele für diese Stäbe sind Blei, Cadmium usw.
Diese Stäbe werden hauptsächlich zum Starten des Reaktors verwendet, um die Reaktion auf einem konstanten Niveau zu halten und den Reaktor abzuschalten.
Moderator
Die Hauptfunktion der Moderator in einem Kernreaktor ist es, die Neutronen von hohen Energieniveaus sowie hohen Geschwindigkeiten zu verlangsamen. Damit das Neutron die Brennstäbe treffen kann, wird es erhöht.
Zu den derzeit verwendeten modernen Moderatoren gehören hauptsächlich Wasser H2o, schweres Wasser D2o, Beryllium und Graphit. Die Eigenschaften des Moderators sind die hohe thermische Stabilität, die Strahlungs- und chemische Stabilität, die Nichtkorrosivität usw.
Kühlmittel
Das Material, das verwendet wird, um die Wärme vom Brennstoff über den Kern auf eine Turbine zu übertragen, wie Wasser, flüssiges Natrium, Schwerwasser, Helium oder etwas anderes, wird als Kühlmittel bezeichnet. Die Eigenschaften des Kühlmittels umfassen hauptsächlich, dass der Schmelzpunkt niedrig ist, der Siedepunkt hoch ist, nicht toxisch ist, weniger Viskosität, die Stabilität von Strahlung und Chemikalien usw. Die üblicherweise verwendeten Kühlmittel sind Hg, He, Co2, H2o.
Turbine
Die Hauptfunktion der Turbine besteht darin, die Wärmeenergie von der Kühlmittelvorrichtung auf Elektrizität zu übertragen.
Eindämmung
Das Containment trennt den Kernreaktor von der Umgebung. Im Allgemeinen sind diese kuppelförmig und mit hochdichtem und stahlverstärktem Beton ausgeführt.
Kühlturm
Diese werden von einigen Kraftwerkstypen verwendet, um die überschüssige Wärme, die aufgrund der thermodynamischen Gesetze nicht in Wärmeenergie umgewandelt werden kann, umzuwandeln. Diese Türme sind die hyperbolischen Symbole für Kernenergie. Diese Türme können einfach Süßwasserdampf erzeugen.
Abschirmung
Es schützt die Arbeiter vor dem Strahlungseffekt. Während des Spaltprozesses können Partikel wie Alpha, Beta, Gamma, schnelle und langsame Neutronen gebildet werden. Um die Sicherheit vor ihnen zu gewährleisten, werden um den Reaktor herum dicke Beton- oder Bleischichten verwendet. Die Alpha- und Betateilchen können durch Verwendung dicker Schichten aus Kunststoff oder Metall gestoppt werden.
Arten von Kernreaktoren
Weltweit gibt es verschiedene Arten von Kernreaktoren. Basierend auf seiner Konstruktion verwendet es Uran mit unterschiedlichen Konzentrationen für Brennstoffe, Moderatoren, um den Spaltprozess zu verzögern, und Kühlmittel für die Wärmeübertragung. Der PWR- oder Druckwasserreaktor ist der häufigste Reaktortyp.
PWR / Druckwasserreaktor
Diese Reaktortypen werden weltweit am häufigsten eingesetzt. Es wird normales Wasser wie Moderator und Kühlmittel verwendet. In diesem Fall kann das Kühlmittel geleitet werden, um zu verhindern, dass es in Dampf übergeht, um es während des Prozesses aufrechtzuerhalten. Leistungsstarke Pumpen fördern das Wasser über Rohre und übertragen die Wärme aus kochendem Wasser in einem Sekundärkreislauf. Der resultierende Dampf treibt den Turbinengenerator an, um Elektrizität zu erzeugen.
BWR / Siedewasserreaktoren
In diesen Reaktoren verhält sich Light War sowohl als Kühlmittel als auch als Moderator. Das Kühlmittel wird bei niedrigem Druck beiseite gestellt, um das Wasser zu kochen. Der Dampf kann direkt den Turbinengeneratoren zugeführt werden, um Strom zu erzeugen.
Schwerwasserreaktoren unter Druck
Diese werden auch als CANDU-Reaktoren bezeichnet. Diese Reaktoren machen etwa 12% der Kernreaktoren weltweit aus. Diese werden hauptsächlich in allen kanadischen Kernkraftwerken eingesetzt. Diese Reaktoren verwenden schweres Wasser wie Kühlmittel und Moderator. Als Brennstoff wird natürliches Uran verwendet, da in einem Druckwasserreaktor das Kühlmittel zum Kochen von normalem Wasser in einem anderen Kreislauf verwendet werden kann.
Gasgekühlte Reaktoren
Diese Reaktoren werden nur in Großbritannien verwendet. Diese sind in zwei Typen erhältlich, nämlich Magnox und AGR (Advanced Gas Cooled Reactor). Diese Reaktoren verwenden C02 wie das Kühlmittel und Graphit wie den Moderator. Der im Magnox verwendete Kraftstoff ist natürliches Uran, während in der AGR verstärktes Uran verwendet wird.
Leichtwasser-Graphitreaktoren
Diese Reaktoren werden im Land Russland eingesetzt. Daher verwenden diese Reaktoren wie der Moderator gewöhnliches Wasser als Kühlmittel und Graphit. In Siedewasserreaktoren kocht das Kühlmittel, wenn es im gesamten Reaktor zugeführt wird. Der erzeugte Dampf wird direkt den Turbinengeneratoren zugeführt. Frühe Reaktorkonstruktionen vom Typ LWG wurden häufig ohne Sicherheitsmerkmale betrieben.
Schnelle Züchterreaktoren
Diese Reaktoren verwenden schnelle Neutronen, um die Materialien wie U238 und Thorium232 in spaltbare Materialien umzuwandeln, um den Reaktor zu befeuern. Dieser Prozess ist mit dem Recycling verbunden, das die Fähigkeit besitzt, zugängliche Kernbrennstoffressourcen zu verbessern. Diese Reaktoren arbeiten in Russland.
Kleine modulare Reaktoren
Das moderne SMR ist hauptsächlich wirtschaftlich gestaltet. Diese Reaktoren wachsen, um kleine Stromnetze mit Strom zu versorgen und wahrscheinlich um die Rohstoffindustrie mit Wärme zu versorgen. Diese Reaktoren können bei steigender Nachfrage auch in größeren Netzen eingesetzt werden.
Einige SMR-Reaktoren befinden sich in schwierigen Entwicklungsstadien wie vollständig unterirdisch, wodurch die Landnutzung, das Personal und die Sicherheitsanforderungen reduziert werden. Einige dieser Reaktoren enthalten passive Sicherheitssysteme, die bis zu 4 Jahre ohne Nachfüllen arbeiten
Einige andere Reaktortypen sind CANDU, Fast Breeder, Thorium, kochendes Wasser, Druckwasser, Prismatic, Salzschmelze, Small Modular, Radioisotop-Thermogeneratoren, Fusionsreaktoren, RBMKs, Magnox, Kieselbett, überkritisches wassergekühltes AES-2006 / Reaktoren vom Typ VVER-1000, VHTR, HTGR und Research.
Verwendung des Kernreaktors
Das Anwendungen von Kernreaktoren das Folgende einschließen
- Diese werden in Kernkraftwerken zur Stromerzeugung und auch für nukleare Schiffsantriebe eingesetzt.
- Kernkraftwerke liefern die zur Erzeugung elektrischer Energie erforderliche Energie.
- Diese treiben die Propeller von Schiffen ansonsten an, um die Wellen von elektrischen Generatoren zu drehen.
Es geht also nur um eine Übersicht über einen Kernreaktor . In ähnlicher Weise gibt es weltweit verschiedene Arten von kommerziellen Kernreaktoren wie gasgekühlten, schnellen Neutronen- und Leichtwassergraphit, unter Druck stehendes Wasser, kochendes Wasser, unter Druck stehendes schweres Wasser und schnellen Brutreaktor. Hier ist eine Frage an Sie, welchen Kraftstoff wird in PHWR verwendet?
