เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

พื้นฐานของการจำแนกประเภทของเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สามารถแบ่งออกได้ตามเกณฑ์หลายประการ นี่คือบางส่วนของพวกเขา:

• พลังงานของนิวตรอนที่ก่อให้เกิดฟิชชัน:
• เครื่องปฏิกรณ์ความร้อน ใช้เทอร์มอลนิวตรอน หรืออย่างน้อยมีพลังงานต่ำกว่าประมาณ 100 eV
• เครื่องปฏิกรณ์ที่ทำงานด้วยนิวตรอนเร็วที่มีพลังงานส่วนใหญ่อยู่ในช่วง 50 ถึง 100 keV
• เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (ในรูปของโลหะ คาร์ไบด์หรือออกไซด์ เซรามิก):
• เครื่องปฏิกรณ์ยูเรเนียมธรรมชาติ
• เครื่องปฏิกรณ์ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ
• เครื่องปฏิกรณ์ที่ทำงานบน ^{239 232} Pu,
• เครื่องปฏิกรณ์ทำงานบน ²³² Th (แม่นยำยิ่งขึ้น ²³³ U)
• ที่ตั้งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์:
• เครื่องปฏิกรณ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน,
• เครื่องปฏิกรณ์ต่างกัน
• พิธีกร:
• เครื่องปฏิกรณ์น้ำ,
• เครื่องปฏิกรณ์มวลหนัก,
• เครื่องปฏิกรณ์เบริลเลียมโมเดอเรเตอร์,
• เครื่องปฏิกรณ์กราไฟท์,
• เครื่องปฏิกรณ์ที่ไม่มีผู้ดูแล (เร็ว)
• น้ำยาหล่อเย็น
• เครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยน้ำหรือของเหลวอื่น ๆ
• เครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยแก๊ส (อากาศ ฮีเลียม CO ₂ ก๊าซแยกตัว)
• เครื่องปฏิกรณ์หล่อเย็นด้วยโลหะเหลว (โซเดียมเหลวและโลหะผสม โพแทสเซียม บิสมัท)

โปรดทราบว่าดิวิชั่นข้างต้นไม่ใช่ดิวิชั่นเดียวเท่านั้น นอกจากนี้ การจำแนกประเภทสามารถแยกแยะได้เนื่องจากวัสดุของปลอกหุ้มเชื้อเพลิง ระดับการเพิ่มคุณค่าเชื้อเพลิง ประเภทของการสร้างองค์ประกอบเชื้อเพลิง และอื่นๆ การพัฒนาทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องช่วยให้มั่นใจถึงการเกิดขึ้นของโซลูชั่นใหม่ๆ และทำให้เครื่องปฏิกรณ์ที่กล่าวถึงบางส่วนมีความสำคัญทางประวัติศาสตร์เท่านั้น

รุ่นเครื่องปฏิกรณ์

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์รุ่นแรก รวมถึงเครื่องปฏิกรณ์ทั้งหมดที่สร้างขึ้นในทศวรรษที่ 1950 และ 1960 ในเวลาเดียวกัน เป็นเครื่องต้นแบบสำหรับเครื่องปฏิกรณ์รุ่น II เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกได้รับการออกแบบมาจากโครงการทางทหาร ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง ส่วนใหญ่จะใช้ในการผลิตพลูโตเนียม เครื่องปฏิกรณ์รุ่นแรกมีลักษณะเด่นคือมีความสามารถในการเติมเชื้อเพลิงระหว่างการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์โดยไม่ต้องปิดเครื่อง พวกมันเป็นเครื่องปฏิกรณ์กราไฟต์ ยูเรเนียมธรรมชาติหรือเสริมสมรรถนะเล็กน้อยถูกใช้เป็นเชื้อเพลิง น้ำหรือคาร์บอนไดออกไซด์เป็นตัวหล่อเย็น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์รุ่นที่สอง (ส่วนใหญ่สร้างขึ้นตั้งแต่ปี 2513 ถึง 2533) ได้ตั้งเป้าหมายในการผลิตกระแสไฟฟ้าให้มีประสิทธิภาพมากที่สุด เครื่องปฏิกรณ์ PWR หรือ BWR ที่แพร่หลายในปัจจุบันเป็นของรุ่นที่สอง ในตอนท้ายของทศวรรษ 1980 การวิจัยเริ่มต้นขึ้นเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงและการปรับปรุงจำนวนมากในการก่อสร้างและการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพื่อเข้าสู่ ยุคที่สาม รุ่นต่อไปนี้รวมถึงเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ได้รับการดัดแปลงและปรับปรุงเพื่อเพิ่มความปลอดภัยตลอดจนลดต้นทุนในการสร้างและเดินเครื่องโรงไฟฟ้า ตลาดพลังงานสมัยใหม่ที่มีการแข่งขันสูงหมายความว่าโซลูชั่นที่นำมาใช้กับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์รุ่นที่สามกำลังจะหมดลงแล้ว เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูรุ่นที่สี่ ประกอบด้วยแนวทางใหม่ทั้งหมดในการได้มาซึ่ง พลังงานนิวเคลียร์ โดยคำนึงถึงวิธีการที่แตกต่างจากโซลูชันที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน หลายเครื่องเป็นเครื่องปฏิกรณ์พลังงานน้ำขนาดเล็กและขนาดกลางที่มีการออกแบบดั้งเดิม

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ – การแบ่งส่วนเนื่องจากการก่อสร้าง

เครื่องปฏิกรณ์ถัง

• เครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดัน (PWR)

เครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้เป็นเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้บ่อยที่สุดเพื่อจุดประสงค์ด้านพลังงาน แกนเครื่องปฏิกรณ์ PWR ถูกวางไว้ในถังแรงดันที่มีสระน้ำ น้ำเป็นทั้งสารหล่อเย็นและสารควบคุม เม็ดยูเรเนียมไดออกไซด์ที่ห่อหุ้มด้วยปลอกเซอร์โคเนียม (หรือเหล็กกล้าไร้สนิม) เป็นเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์ PWR เครื่องปฏิกรณ์นี้มีสองวงจร วงจรหลักคือน้ำซึ่งจะชะล้างแท่งเชื้อเพลิงและถ่ายเทความร้อนไปยังเครื่องกำเนิดไอน้ำ หลังจากเย็นลง มันจะกลับไปที่เครื่องปฏิกรณ์ ในวงจรทุติยภูมิ ไอน้ำที่สร้างขึ้นในเครื่องกำเนิดไอน้ำ (ได้รับความร้อนจากวงจรปฐมภูมิ) จะเคลื่อนกังหันปฏิกรณ์

• เครื่องปฏิกรณ์ VVER (vodo-vodyanoi enyergeticheskiy reaktor)

เครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้เป็นเครื่องปฏิกรณ์ PWR กำลังปานกลางและสูงซึ่งออกแบบในสหภาพโซเวียต การก่อสร้างของพวกเขาไม่แตกต่างจากตะวันตกมากนัก มีการป้องกันการรั่วไหลถึงสี่ชั้น เครื่องปฏิกรณ์ VVER พื้นฐานสองประเภทถูกผลิตขึ้น: VVER-440 และ VVER-1000

• เครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือด (BWR)

ในกรณีของเครื่องปฏิกรณ์นี้ ไม่ใช่น้ำ แต่ไอน้ำคือสารหล่อเย็นและเป็นตัวกลางในการทำงาน น้ำในแกนกลางถูกนำไปยังจุดเดือด และที่ทางออกของเครื่องปฏิกรณ์เรามีไอน้ำอิ่มตัว ซึ่งขับเคลื่อนกังหันไอน้ำ เครื่องปฏิกรณ์ประเภท BWR มีเพียงวงจรเดียว เครื่องปฏิกรณ์ช่อง

• เครื่องปฏิกรณ์ CANDU (ยูเรเนียมดิวเทอเรียมของแคนาดา)

เครื่องปฏิกรณ์ CANDU เป็นตัวอย่างของเครื่องปฏิกรณ์มวลหนัก น้ำมวลหนัก D ₂ O เป็นทั้งตัวหล่อเย็นและตัวกลั่น หน้าที่ของมันคือการลดพลังงานของนิวตรอน ยูเรเนียมธรรมชาติ (ไม่มีการเสริมสมรรถนะ) ใช้เป็นเชื้อเพลิง เครื่องปฏิกรณ์ CANDU เดิมได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นในแคนาดา โดยเป็นเครื่องปฏิกรณ์มวลหนักเชิงพาณิชย์เครื่องแรก

• เครื่องปฏิกรณ์ RBMK (Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalniy)

RBMK เป็นเครื่องปฏิกรณ์ที่ต้มน้ำ ไฟท์ ใช้เป็นโมเดอเรเตอร์ น้ำได้รับความร้อนและกลายเป็นไอน้ำแล้วหมุนกังหัน ในเครื่องปฏิกรณ์นี้ ไม่ใช่น้ำ แต่เป็นกราไฟต์ที่ควบคุมนิวตรอนเร็ว ยูเรเนียมธรรมชาติที่ไม่มีการเสริมสมรรถนะใช้เป็นเชื้อเพลิง แม้ว่าเครื่องปฏิกรณ์ RBMK จะเป็นหนึ่งในเครื่องปฏิกรณ์ที่ประหยัดที่สุด แต่ก็มีข้อบกพร่องด้านการออกแบบหลายประการ

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ – การแบ่งตามการใช้งาน

เครื่องปฏิกรณ์พลังงาน – งานหลักของพวกเขาคือการแปลงพลังงานนิวเคลียร์เป็นไฟฟ้า ใช้ในโรงไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ เครื่องปฏิกรณ์วิจัย/ฝึกอบรม – ดำเนินการวิจัยและงานทางวิทยาศาสตร์ในเครื่องปฏิกรณ์ เครื่องปฏิกรณ์วิจัยอนุญาตให้ทำการทดลองเกี่ยวกับโครงสร้างของของแข็งและการวิจัยเกี่ยวกับวัสดุและเชื้อเพลิงนิวเคลียร์สำหรับเครื่องปฏิกรณ์ไฟฟ้า เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพื่อการทหาร – ในทางการทหาร เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ถูกนำมาใช้เพื่อผลิตพลูโทเนียมสำหรับอุตสาหกรรมอาวุธยุทโธปกรณ์ เครื่องปฏิกรณ์แบบขับดัน – หนึ่งในการประยุกต์ใช้พลังงานนิวเคลียร์คือการขับเคลื่อนเรือหรือเรือดำน้ำ เครื่องปฏิกรณ์แบบขับดันที่ออกแบบมาเป็นพิเศษมีความจำเป็นสำหรับจุดประสงค์นี้ เครื่องปฏิกรณ์ให้ความร้อน – ใช้เพื่อสร้างปริมาณความร้อนที่จำเป็นเพื่อให้ความร้อนในโรงทำความร้อนนิวเคลียร์ เครื่องปฏิกรณ์อุณหภูมิสูง – ในเครื่องปฏิกรณ์อุณหภูมิสูง ความร้อนจะถูกสร้างขึ้นซึ่งจะถูกนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางเทคโนโลยี เครื่องปฏิกรณ์สำหรับวัตถุประสงค์พิเศษ – เครื่องปฏิกรณ์ประเภทนี้ส่วนใหญ่ใช้ในภาคการแพทย์หรือภาคอุตสาหกรรมบางประเภท พวกเขาผลิตไอโซโทปรังสีสำหรับการใช้งานเฉพาะ