CANDU nuklearni reaktor teških voda: kako funkcionira

CANDU nuklearni reaktor dobio je svoje ime jer je ovaj projekt reaktora teške vode razvijen u Kanadi - to znači Kanada Deuterium Uranium. Deuterija je primarni element u teškoj vodi, a uranij je gorivo koje se koristi u ovoj reaktorskoj klasi.

CANDU nuklearni reaktori teških voda diljem svijeta

Svi kanadski 20 nuklearni reaktori su iz CANDU dizajna. Ostale zemlje s CANDU reaktorima uključuju Argentinu, Kinu, Indiju, Južnu Koreju, Pakistan i Rumunjsku. Indija također ima 16 "derivata CANDU", ili generičke reaktore s teškom vodom. 48 CANDU reaktora i CANDU derivati ​​čine gotovo 11 posto reaktora širom svijeta.

Procjenjuje se da elektrane koje koriste CANDU dizajn generiraju više od 23.000 megavata, oko 21 posto električne energije proizvedene nuklearnom energijom. A megavat je općenito dovoljan da napaja 750 domova prosječne veličine.

Kako se CANDU reaktori razlikuju od svjetlosnih reaktora

Nuklearni reaktori teških voda i nuklearni reaktori lake vode razlikuju se u načinu na koji stvaraju i upravljaju kompleksnom fizikom nuklearne fisije ili atomskom cijepanju koja proizvodi energiju i topline kako bi stvorila pare za pogon generatora. Nuklearni reaktori koji se upotrebljavaju u SAD-u su svi dizajn lake vode. Nekoliko glavnih razlika razlikuje se od reaktora lake vode i dizajna CANDU teške vode, koji uključuju sljedeće značajke dizajna.

jezgra:Jezgra CANDU reaktora čuva se u vodoravnom, cilindričnom spremniku nazvanom kalandrija. Kanali goriva kreću se s jednog kraja kalandrije na drugi. Svaki kanal unutar kalandrije ima dvije koncentrične cijevi. Vanjska cijev je kalandrijska cijev, a unutarnja je tlačna cijev. Unutarnja cijev ima gorivo i rashladnu tekućinu pod pritiskom. Ovaj dizajn omogućuje punjenje gorivom tijekom rada.

Nasuprot tome, jezgra reaktora lagane vode je vertikalna i sadrži vertikalne sklopove za gorivo, koje su snopovi metalnih cijevi napunjenih peletima goriva. Jezgra reaktora se drži u posudi za zadržavanje.

Gorivo:Za razliku od drugih nuklearnih reaktora namijenjenih korištenju obogaćenog goriva urana i lagane vode kao moderatora, reaktori CANDU teških voda koriste ne obogaćeni prirodni uranski oksid kao gorivo i teška voda kao moderator.

Moderator: Moderator je materijal u reaktorskoj jezgri koji usporava neutrone koji se oslobađaju iz fisije pa uzrokuju više fisije i održavaju lančanu reakciju. Moderator u reaktorima lake vode je obična voda, ali reaktor CANDU teške vode koristi tešku vodu ili deuterij oksid, koji ima kemijsku formulu D20.

Za razliku od obične vode sa svojim poznatim kemijskim sastavom H20, teška voda uključuje dva atoma deuterija. Za razliku od običnog vodika koji nema neutron i proton u svom najčešćem obliku, deuterij ima neutron u svom središtu.

Rashladno sredstvo:Rashladno sredstvo cirkulira kroz jezgru nuklearnog reaktora kako bi se od njega uklonilo toplinu i sprječava taljenje koje bi zaustavilo proizvodnju energije. Vododržavatelj također djeluje kao primarna rashladna tekućina u reaktorima lake vode. CANDU reaktor koristi ili rashladnu tekućinu laganu ili tešku vodu.

Kako CANDU reaktor radi za dobivanje električne energije

Tekuća rashladna tekućina se ispire kroz cijevi jezgre reaktora u zatvorenoj petlji. Cijevi sadrže snopove za gorivo kako bi pokupili toplinu nastalu iz nuklearne fisije koja se odvija u jezgri. Teška vodena rashladna tekućina prolazi kroz generatore pare, gdje vrućina iz teške vode kuha običnu vodu u visokotlačni par. Teška voda, koja je sada hladnija, kruži natrag u reaktor dok se ciklus hlađenja zatvorene petlje nastavlja.

Visokotlačna para iz generatora pare cijevi se izvan zgrade spremnika reaktora za uvođenje uobičajenih turbina. Te turbine tjeraju generatore da proizvode električnu energiju koja se zatim distribuira na rešetku. Nuklearni reaktor je odvojen od opreme koja se koristi za proizvodnju električne energije. Para koja izlazi iz turbine se kondenzira natrag u vodu i pumpa natrag u generator pare.