Nükleer reaktörler

Nükleer reaktörlerin sınıflandırılmasının temelleri

Nükleer reaktörler bir dizi kritere göre ayrılabilir. Bunlardan bazıları:

• Fisyona neden olan nötronların enerjisi:
• termal reaktör, termal nötronlar kullanır veya en azından yaklaşık 100 eV’nin altındaki enerjilerle,
• esas olarak 50 ila 100 keV aralığındaki enerjilere sahip hızlı nötronlar üzerinde çalışan bir reaktör.
• Nükleer yakıt (metal, karbür veya oksit, seramik formunda):
• doğal uranyum reaktörü
• zenginleştirilmiş uranyum reaktörü
• ^{239 232} Pu’da çalışan reaktör,
• ²³² Th (daha doğrusu ²³³ U) üzerinde çalışan reaktör.
• Nükleer yakıt konumu:
• homojen reaktör,
• heterojen reaktör
• moderatör:
• su reaktörü,
• ağır su reaktörü,
• berilyum moderatör reaktörü,
• grafit reaktörü,
• moderatörsüz reaktör (hızlı).
• soğutma sıvısı
• su veya başka bir sıvı ile soğutulan reaktör,
• gaz soğutmalı reaktör (hava, helyum, CO ₂ , ayrışan gaz),
• sıvı metal soğutmalı reaktör (sıvı sodyum ve alaşımları, potasyum, bizmut).

Lütfen yukarıdaki bölümlerin tek bölüm olmadığını unutmayın. Ek olarak, sınıflandırma, yakıtın kapatıldığı kovanların malzemesine, yakıt zenginleştirme derecesine, yakıt elemanlarının yapı tipine ve diğerlerine göre ayırt edilebilir. Sürekli teknolojik gelişme, yeni çözümlerin ortaya çıkmasını sağlamakta ve bahsedilen reaktörlerin bazılarını yalnızca tarihsel öneme sahip kılmaktadır.

reaktör nesilleri

İlk nesil nükleer reaktörler , 1950’lerde ve 1960’larda yaratılanların hepsini içeriyordu. Aynı zamanda, bunlar II. Nesil reaktörlerin prototipleriydi. İlk nükleer reaktörlerin tasarımları askeri programlardan devralınmıştı. İkinci Dünya Savaşı sırasında, esas olarak plütonyum üretmek için kullanıldılar. Birinci nesil reaktörler, reaktörün çalışması sırasında kapatmaya gerek kalmadan yakıtı yeniden doldurma kabiliyetine sahip olmaları ile karakterize edildi. Grafit reaktörlerdi. Yakıt olarak doğal veya hafif zenginleştirilmiş uranyum kullanıldı. Soğutucu sıvılar su veya karbondioksitti. İkinci nesil nükleer reaktörler (esas olarak 1970’den 1990’a kadar inşa edilmiştir), mümkün olduğunca verimli elektrik üretme hedefini belirlemiştir. Şu anda yaygın olan PWR veya BWR reaktörleri ikinci nesle aittir. 1980’li yılların sonunda, nükleer reaktörlerin inşası ve işletilmesinde bir takım değişiklik ve iyileştirmelerin üçüncü nesle geçmesi üzerine araştırmalar başladı. Bu yeni nesil, güvenliği artırmanın yanı sıra enerji santralinin yapım ve işletme maliyetlerini azaltmak için değiştirilmiş ve geliştirilmiş nükleer reaktörleri içermektedir. Modern, rekabetçi enerji piyasası, üçüncü nesil nükleer reaktörlerle sunulan çözümlerin artık tükenmek üzere olduğu anlamına geliyor. Dördüncü nesil nükleer reaktörler , nükleer enerji elde etme konusunda tamamen yenilikçi bir yaklaşım içermektedir. Halihazırda kullanılan çözümlerden farklı olan yöntemleri dikkate alır. Birçoğu özgün tasarımlara sahip küçük ve orta güçlü su reaktörleridir.

Nükleer reaktörler – yapıları nedeniyle bölünme

Tank reaktörleri

• Basınçlı Su Reaktörü (PWR)

Bunlar enerji amaçlı en yaygın kullanılan reaktörlerdir. PWR reaktör çekirdeği, su havuzlu basınçlı bir tankın içine yerleştirilmiştir. Su hem soğutucu hem de moderatördür. Zirkonyum (veya paslanmaz çelik) bir kılıf içine alınmış uranyum dioksit peletleri, PWR reaktörünün yakıtıdır. Bu reaktörün iki devresi vardır. Birincil devre, yakıt çubuklarını yıkayan ve ısıyı buhar üretecine aktaran sudur. Soğuduktan sonra reaktöre geri döner. İkincil devrede, buhar üretecinde üretilen buhar (birincil devre tarafından ısıtılır) reaktör türbinlerini hareket ettirir.

• VVER reaktörleri (vodo-vodyanoi enyergeticheskiy reaktörü)

Bunlar, SSCB’de tasarlanmış orta ve yüksek güçlü PWR reaktörleridir. Yapıları batıdakilerden pek farklı değil. Dört kat sızıntı korumasına sahiptirler. İki temel tip VVER reaktörü üretildi: VVER-440 ve VVER-1000.

• Kaynar Su Reaktörü (BWR)

Bu reaktör durumunda, su değil, buhar hem soğutucu hem de işletim ortamıdır. Çekirdekteki su kaynama noktasına getirilir ve reaktörün çıkışında buhar türbinini çalıştıran doymuş buhar elde edilir. BWR tipi reaktörler tek devrelidir. Kanal reaktörleri

• CANDU reaktörleri (Kanada Döteryum Uranyum)

CANDU reaktörü, ağır su reaktörüne bir örnektir – ağır su, D ₂ O, hem soğutucu hem de moderatördür. Görevi, nötronların enerjisini düşürmektir. Doğal uranyum (zenginleştirme olmadan) yakıt olarak kullanılır. CANDU reaktörü ilk olarak Kanada’da ilk ticari ağır su reaktörü olarak tasarlanmış ve inşa edilmiştir.

• RBMK reaktörleri (Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalniy)

RBMK su kaynatan bir reaktördür. Moderatör olarak grafit kullanılmaktadır. Su ısı alır ve buhara dönüştükten sonra türbinleri döndürür. Bu reaktörde hızlı nötronları yumuşatan su değil, grafittir. Yakıt olarak zenginleştirilmemiş doğal uranyum kullanılmaktadır. RBMK reaktörü en ekonomik reaktörlerden biri olmasına rağmen, bir takım tasarım kusurlarına sahiptir.

Nükleer reaktörler – uygulamaya göre ayırma

Güç reaktörleri – ana görevleri nükleer enerjiyi elektriğe dönüştürmektir. Ticari enerji santrallerinde kullanılırlar. Araştırma/eğitim reaktörleri – araştırma ve bilimsel çalışmalar bu reaktörlerde gerçekleştirilir. Araştırma reaktörleri, katıların yapısı üzerinde deneyler yapmaya ve güç reaktörleri için malzemeler ve nükleer yakıtlar üzerinde araştırma yapmaya izin verir. Askeri amaçlı reaktörler – askeriyede, silah endüstrisi için plütonyum üretmek için nükleer reaktörler kullanılmıştır. Sevk reaktörleri – nükleer enerjinin uygulamalarından biri, gemilerin veya denizaltıların itilmesidir. Bu amaçla özel olarak tasarlanmış sevk reaktörleri gereklidir. Isıtma reaktörleri – nükleer ısıtma tesislerinde ısıtma amacıyla gerekli miktarda ısı üretmek için kullanılırlar. Yüksek sıcaklık reaktörleri – yüksek sıcaklık reaktörlerinde, daha sonra teknolojik amaçlar için kullanılan ısı üretilir. Özel amaçlar için reaktörler – bu tür reaktörler çoğunlukla tıbbi veya seçilmiş endüstriyel sektörler tarafından kullanılmaktadır. Belirli uygulamalar için radyoizotoplar üretirler.