Den första kärn reaktorn var konstruerad för att användas i bomber för att generera 239Pu. Därefter används dessa reaktorer för olika ändamål som elproduktion och används också för att driva fartyg för att generera radioisotoper och tillföra värme. Det finns olika typer av kärnreaktorer tillgängliga i olika utföranden där kraftproduktionen i dessa reaktorer huvudsakligen beror på kärnklyvning. De ofta använda reaktorerna är PWR (tryckvattenreaktor), BWR (kokande vattenreaktor) och PHWR (tryckvattenreaktor). Denna artikel diskuterar en översikt över en kärnreaktor, komponenter och typer.
Vad är en kärnreaktor?
Definition: Kärnreaktorn är ett viktigt system i en kärnkraft kraftverk . De inkluderar kärnavloppsreaktioner för att generera värme med en metod som kallas klyvning. Värmen som genereras kan användas för att ånga för att snurra a turbin . Så att el kan genereras. Globalt sett finns det hundratals kommersiella reaktorer, där över 90 reaktorer finns i USA. Så kärnkraft är en av de största energikällorna för pålitlig och kolfri el.
Hur fungerar en kärnreaktor?
Kärnreaktorns huvudfunktion är att kontrollera kärnklyvning. Kärnreaktorns arbetsprincip är kärnklyvning och det är en typ av metod som används för att dela upp atomer för att generera el. Kärnreaktorer använder uran som bearbetas till små keramiska pellets och staplas gemensamt i bränslestavar. En bränslepatron kan bildas av ett gäng över 200 bränslestavar. Vanligtvis kan en reaktorkärna tillverkas genom dessa enheter baserat på effektnivån.
I kärlreaktorns kärl placeras bränslestavarna i vattnet. Så att den kan fungera som ett kylvätska och förmedlare för att hjälpa till samtidigt som det minskar neutronernas hastighet. Dessa neutroner kan genereras genom klyvning för att upprätthålla kedjereaktionen.
Därefter kan styrstavar placeras i reaktorkärnan för att minska reaktionshastigheten. Den genererade värmen genom klyvningsprocessen kan göra vattnet till ånga för att rotera en turbin för att generera kolfri elektricitet.
Komponenter
Det väsentliga komponenter i kärnreaktorn omfattar huvudsakligen följande. Kärnreaktordiagrammet visas nedan.
Blockdiagram för kärnreaktor
- Kärna
- Reflektor
- Kontrollstänger
- Moderator
- Kylvätska
- Turbin
- Inneslutning
- Kylartorn
- Skärmning
Kärna
Kärnan i reaktorn inkluderar kärnbränsle för att generera värmen. Det inkluderar uran med mindre anrikat, kontrollsystem och strukturmaterial. Kärnans form är en cirkulär cylinder med en diameter på 5 till 15 meter. Kärnan innehåller ett antal enskilda bränslepinnar.
Reflektor
Reflektorn är anordnad runt kärnan för att replikera baksidan av neutronerna som flyter över från kärnans yta.
Kontrollstänger
Kärnreaktorstyrstavar är utformade med tunga masselement. Huvudfunktionen för detta är att suga upp neutronerna. Så att det kan fortsätta eller stoppa en reaktion. De viktigaste exemplen på dessa stavar är bly, kadmium etc.
Dessa stavar används huvudsakligen för att starta reaktorn, hålla reaktionen på en konstant nivå och stänga av reaktorn.
Moderator
Huvudfunktionen för moderator i en kärnreaktor är att sakta ner neutronerna från både höga energinivåer och höga hastigheter. Så att det finns en chans för neutronen att träffa bränslestavarna kommer att öka.
De moderna moderatorer som används för närvarande inkluderar huvudsakligen vatten H2o, tungt vatten D2o, Beryllium och grafit. Moderatorns egenskaper är att termisk stabilitet är hög, strålning och kemisk stabilitet, icke-korrosiv, etc.
Kylvätska
Materialet som används för att överföra värmen från bränsle till en turbin genom kärnan som vatten, flytande natrium, tungt vatten, helium eller något annat kallas kylvätska. Kylvätskans karakteristik innefattar främst smältpunkten är låg, kokpunkten är hög, icke-toxicitet, mindre viskositet, stabiliteten för strålning och kemikalier, etc. De vanliga kylmedlen är Hg, He, Co2, H2o.
Turbin
Turbinens huvudsakliga funktion är att överföra värmeenergin från kylanordningen till el.
Inneslutning
Inneslutningen skiljer kärnreaktorn från omgivningen. Generellt finns dessa i kupolformad och designad med högdensitets- och stålarmerad betong.
Kyltorn
Dessa används av vissa typer av kraftverk för att sätta överskottsvärme som inte kan ändras till värmeenergi på grund av de termodynamiska lagarna. Dessa torn är de hyperboliska symbolerna för kärnenergi. Dessa torn kan generera helt enkelt sötvattenånga.
Skärmning
Det skyddar de arbetande männen från strålningseffekten. I fissionsprocessen kan partiklar som alfa, beta, gamma, snabba & långsamma neutroner bildas. För att ge säkerhet från dem används betong eller blytjocka lager runt reaktorn. Alfa- och beta-partiklarna kan stoppas genom att använda tjocka lager av plast eller metaller.
Typer av kärnreaktorer
Över hela världen finns det olika typer av kärnreaktorer tillgängliga. Baserat på sin design använder den uran med olika koncentrationer som används för bränsle, moderatorer för att fördröja klyvningsprocessen och kylvätskor till värmeöverföring. PWR eller tryckvattenreaktorn är den vanligaste typen av reaktor.
PWR / tryckvattenreaktor
Dessa typer av reaktorer används oftast i hela världen. Den använder normalt vatten som både moderator och kylvätska. I detta kan kylvätskan skyndas för att avbryta det från att blinka in i ånga för att bibehålla under processen. Kraftfulla pumpar flyttar vattnet med rör, överför värmen från kokande vatten i en sekundär slinga. Den resulterande ångan driver turbingeneratorn för att generera elektricitet.
BWR / kokande vattenreaktorer
I dessa reaktorer fungerar lätt krig som både kylvätska och moderator. Kylvätskan läggs åt sidan vid lågt tryck för att koka upp vattnet. Ångan kan levereras direkt till turbingeneratorerna för att generera el.
Trycksatta tungvattenreaktorer
Dessa är också kända som CANDU-reaktorer. Dessa reaktorer betyder ungefär 12% av kärnreaktorerna globalt. Dessa används främst på alla kanadensiska kärnkraftsstationer. Dessa reaktorer använder tungt vatten som både kylvätska och moderator. Som bränsle använder den naturligt uran eftersom kylvätskan i en vattenreaktor med tryck kan användas för att koka normalt vatten i en annan slinga.
Gaskylda reaktorer
Dessa reaktorer används endast i Storbritannien. Dessa finns i två typer, nämligen Magnox och AGR (avancerad gaskyld reaktor). Dessa reaktorer använder C02 som kylvätska och grafit som moderator. Bränslet som används i Magnox är naturligt uran medan det i AGR använder förbättrat uran.
Lättvattengrafitreaktorer
Dessa reaktorer används i landet Ryssland. Så dessa reaktorer använder vanligt vatten som kylvätska och grafit som moderator. I kokvattenreaktorer kokar kylvätskan när den matas genom reaktorn. Den genererade ångan kommer att levereras direkt till turbingeneratorer. Tidiga LWG-typ av reaktorer utformades ofta utan säkerhetsegenskaper.
Snabbuppfödningsreaktorer
Dessa reaktorer använder snabba neutroner för att ändra material som U238 och Thorium232 till klyvbara material för att bränna reaktorn. Denna process förenas med återvinning, som har kapacitet att förbättra tillgängliga kärnbränsl resurser. Dessa reaktorer är verksamma i Ryssland.
Små modulära reaktorer
Den moderna SMR är huvudsakligen utformad ekonomiskt. Dessa reaktorer växer för att leverera el till små elnät och förmodligen för att leverera värme till resursindustrin. Dessa reaktorer kan också användas i större nät när efterfrågan växer.
Vissa SMR-reaktorer befinner sig i svåra utvecklingsstadier som helt under jord, vilket minskar markanvändning, personal och säkerhetskrav. Några av dessa reaktorer innehåller passiva säkerhetssystem som fungerar i upp till 4 år utan påfyllning
Några andra typer av reaktorer är CANDU, Snabbuppfödare, Thorium, Kokande vatten, Tryckvatten, Prismatisk, Smält salt, Liten modulär, Radioisotop termiska generatorer, Fusionsreaktorer, RBMKs, Magnox, Pebble bed, Superkritisk vattenkyld, AES-2006 / VVER-1000-, VHTR-, HTGR- och Research-typreaktorer.
Användning av kärnreaktor
De tillämpningar av kärnreaktor inkluderar följande
- Dessa används vid kärnkraftverk för att generera el och används även vid kärnkraftsdrift.
- Kärnkraftverk levererar den energi som krävs för att producera elektrisk energi.
- Dessa driver fartygets propellrar annars för att vrida axlarna på elektriska generatorer.
Således handlar det här om ett översikt över en kärnreaktor . På samma sätt finns det olika typer av kommersiella kärnreaktorer tillgängliga över hela världen som gaskyld, snabbneutron- och lättvattengrafit, tryckvatten, kokande vatten, tryckvatten och snabbuppfödningsreaktor. Här är en fråga till dig, vad används bränslet i PHWR?
