Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Водно-водяний ядерний реактор (англ. Pressurized water reactors, PWR) — реактор, який використовує в ролі сповільнювача та теплоносія звичайну (легку) воду. Найпоширеніший у світі тип водо-водяних реакторів — з водою під тиском. У країнах колишнього СРСР діють реактори ВВЕР, в інших країнах загальна назва таких реакторів PWR (Реактор з водою під тиском, англ. Pressurized water reactor). Інший тип водно-водяних реакторів — «киплячі». Загальна назва таких реакторів BWR (киплячий водяний реактор, англ. Boiling water reactor).
Конструкція
Активна зона водно-водяного реактора складається з тепловидільних збірок, заповнених пластинчастими або циліндричними тепловидільними елементами. Корпус тепловидільної збірки виготовляють з листового матеріалу (алюмінію, цирконію), що слабко поглинає нейтрони. Збірки розміщують в циліндричній клітці, яку разом зі складками поміщають у корпус реактора. Кільцевий простір між ним і зовнішньою стінкою клітки, заповнений водою, виконує роль відбивача. Вода, проходячи знизу вгору через зазори між тепловидільними елементами, охолоджує їх. Таким чином, вона виконує роль теплоносія, сповільнювача та відбивача. Корпус реактора розрахований на міцність, виходячи з тиску води. Горловина корпусу закривається герметичною кришкою, яку знімають при завантаженні та вивантаженні тепловидільних збірок.
У фізичних водно-водяних реакторах зазвичай використовують воду під атмосферним тиском. Корпуси таких реакторів герметичної кришки не мають, і вода в них перебуває під атмосферним тиском (має відкритий рівень).
Енергетичні водно-водяні реактори (зокрема, ВВЕР) повинні працювати з використанням води під тиском. Застосування води в ролі теплоносія та сповільнювача визначає ряд специфічних особливостей реакторів. Тому зазвичай ці реактори виділяють у самостійну групу та називають реакторами, охолоджуваними водою під тиском.
Приклади водно-водяних реакторів:
Особливості використання води
Переваги
Використання води в ролі теплоносія та теплоносія-сповільнювача в ядерних установках має низку переваг.
- Технологія виготовлення таких реакторів добре вивчена та відпрацьована.
- Вода, володіючи хорошими теплопередавальними властивостями, відносно просто й з малими витратами потужності перекачується насосами. (За однакових умов коефіцієнт теплопередачі для важкої води на 10 % вищий як порівняти з коефіцієнтом теплопередачі для легкої води.)
- Використання води в ролі теплоносія дозволяє здійснити безпосередню генерацію пари в реакторі (киплячі реактори). Легка вода використовується також для організації пароводяного циклу у вторинному контурі.
- незаймистість та неможливість затвердіння води спрощує проблему експлуатації реактора та допоміжного обладнання.
- Звичайна хімічно знесолена вода дешева.
- Використання води забезпечує безпеку експлуатації реактора.
- У реакторах з водяним теплоносієм-сповільнювачем при відповідній конструкції активної зони можна досягти негативного температурного коефіцієнта реактивності, що оберігає реактор від самовільного підвищення потужності.
- Дозволяє створювати блоки потужністю до 1600 МВт.
Недоліки
- Вода взаємодіє з ураном і його сполуками (спричиняє корозію), тому тепловидільні елементи повинні забезпечуватися антикорозійним покриттям (зазвичай цирконій). При підвищених температурах води конструкційні матеріали також повинні підбиратися з достатньо хорошими антикорозійними властивостями, або потрібно проводити спеціальний водно-хімічний режим, щоб зв'язати кисень, утворений із води при її радіолізі. Особливо потрібно відзначити високу інтенсивність корозії багатьох металів у воді при температурі вищій ніж 300 °C.
- Проблему підбору корозійно-стійких матеріалів ускладнює необхідність мати високий тиск води при підвищених температурах. Необхідність мати високий тиск в реакторі ускладнює конструкцію корпусу реактора і його окремих вузлів.
- Можливість аварії з витіканням теплоносія та необхідність коштів для її компенсації.
- Вартість важкої води велика (актуально лише для реакторів на важкій воді типу CANDU, у СРСР такі реактори не будували). Це вимагає зменшення витоку води і втрат її до мінімуму, що ускладнює конструкцію енергетичного обладнання та експлуатацію установки.
Активація води
Важливою проблемою при використанні води для охолодження реакторів є наведена радіоактивність, яка виникає внаслідок активації ядер теплоносія при захопленні ними нейтронів. Активації піддаються як кисень і водень води, так і ядра домішок: наприклад, продуктів корозії обладнання 1-о контуру (залізо, кобальт, нікель, хром), а також розчинених у воді солей натрію, кальцію, магнію тощо. Активність власне самої води визначається переважно активністю ізотопу нітрогену-16 (утворюється з кисню-16 по (n, p) -реакції), період напіврозпаду якого становить близько 7 секунд. Таким чином, менш ніж через хвилину після зупинки реактора радіоактивність теплоносія 1-о контуру спадає в сотні разів, і визначається лише активністю продуктів корозії, які витягуються з води на іонообмінних фільтрах.
Активація води може відбуватися також при порушенні герметичності оболонки ТВЕЛів, що призводить до потрапляння в теплоносій продуктів поділу, насамперед радіоактивного йоду та цезію.
Однак, вся наведена радіоактивність відноситься до сполук, що залишаються в межах першого контуру, тому в водо-водяних реакторах, на відміну від киплячих, не відбувається потрапляння сполук з наведеною радіоактивністю до турбіни та конденсатора та іншого обладнання другого контуру.
Див. також
Література
- Петунин В. П. Теплоэнергетика ядерных установок. — М.: Атомиздат, 1960 (рос.)
- Левин В. Е. Ядерная физика и ядерные реакторы. 4-е изд. — М.: Атомиздат, 1979 (рос.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Vodno vodyanij yadernij reaktor angl Pressurized water reactors PWR reaktor yakij vikoristovuye v roli spovilnyuvacha ta teplonosiya zvichajnu legku vodu Najposhirenishij u sviti tip vodo vodyanih reaktoriv z vodoyu pid tiskom U krayinah kolishnogo SRSR diyut reaktori VVER v inshih krayinah zagalna nazva takih reaktoriv PWR Reaktor z vodoyu pid tiskom angl Pressurized water reactor Inshij tip vodno vodyanih reaktoriv kiplyachi Zagalna nazva takih reaktoriv BWR kiplyachij vodyanij reaktor angl Boiling water reactor Budova reaktora VVER 1000 1 privid SUZ 2 krishka reaktora 3 korpus reaktora 4 blok zahisnih trub BZT 5 shahta 6 vigorodka aktivnoyi zoni 7 palivni zbirki TVZ regulyuvalni strizhni KonstrukciyaAktivna zona vodno vodyanogo reaktora skladayetsya z teplovidilnih zbirok zapovnenih plastinchastimi abo cilindrichnimi teplovidilnimi elementami Korpus teplovidilnoyi zbirki vigotovlyayut z listovogo materialu alyuminiyu cirkoniyu sho slabko poglinaye nejtroni Zbirki rozmishuyut v cilindrichnij klitci yaku razom zi skladkami pomishayut u korpus reaktora Kilcevij prostir mizh nim i zovnishnoyu stinkoyu klitki zapovnenij vodoyu vikonuye rol vidbivacha Voda prohodyachi znizu vgoru cherez zazori mizh teplovidilnimi elementami oholodzhuye yih Takim chinom vona vikonuye rol teplonosiya spovilnyuvacha ta vidbivacha Korpus reaktora rozrahovanij na micnist vihodyachi z tisku vodi Gorlovina korpusu zakrivayetsya germetichnoyu krishkoyu yaku znimayut pri zavantazhenni ta vivantazhenni teplovidilnih zbirok U fizichnih vodno vodyanih reaktorah zazvichaj vikoristovuyut vodu pid atmosfernim tiskom Korpusi takih reaktoriv germetichnoyi krishki ne mayut i voda v nih perebuvaye pid atmosfernim tiskom maye vidkritij riven Energetichni vodno vodyani reaktori zokrema VVER povinni pracyuvati z vikoristannyam vodi pid tiskom Zastosuvannya vodi v roli teplonosiya ta spovilnyuvacha viznachaye ryad specifichnih osoblivostej reaktoriv Tomu zazvichaj ci reaktori vidilyayut u samostijnu grupu ta nazivayut reaktorami oholodzhuvanimi vodoyu pid tiskom Zobrazhennya golovok korpusiv VVER reaktora source source source source source source track track track track Animaciya roboti elektrostanciyi z vodno vodyanim reaktorom i gradirnoyu Prikladi vodno vodyanih reaktoriv VVER SRSR Rosiya Ukrayina PWR napriklad virobnictva kompaniyi Westinghouse Electric SShA EPR AREVA Franciya Nimechchina AP1000 Westinghouse SShA inshi movi Kitaj Hualun 1 KNR Osoblivosti vikoristannya vodiPerevagi Vikoristannya vodi v roli teplonosiya ta teplonosiya spovilnyuvacha v yadernih ustanovkah maye nizku perevag Tehnologiya vigotovlennya takih reaktoriv dobre vivchena ta vidpracovana Voda volodiyuchi horoshimi teploperedavalnimi vlastivostyami vidnosno prosto j z malimi vitratami potuzhnosti perekachuyetsya nasosami Za odnakovih umov koeficiyent teploperedachi dlya vazhkoyi vodi na 10 vishij yak porivnyati z koeficiyentom teploperedachi dlya legkoyi vodi Vikoristannya vodi v roli teplonosiya dozvolyaye zdijsniti bezposerednyu generaciyu pari v reaktori kiplyachi reaktori Legka voda vikoristovuyetsya takozh dlya organizaciyi parovodyanogo ciklu u vtorinnomu konturi nezajmistist ta nemozhlivist zatverdinnya vodi sproshuye problemu ekspluataciyi reaktora ta dopomizhnogo obladnannya Zvichajna himichno znesolena voda desheva Vikoristannya vodi zabezpechuye bezpeku ekspluataciyi reaktora U reaktorah z vodyanim teplonosiyem spovilnyuvachem pri vidpovidnij konstrukciyi aktivnoyi zoni mozhna dosyagti negativnogo temperaturnogo koeficiyenta reaktivnosti sho oberigaye reaktor vid samovilnogo pidvishennya potuzhnosti Dozvolyaye stvoryuvati bloki potuzhnistyu do 1600 MVt Nedoliki Voda vzayemodiye z uranom i jogo spolukami sprichinyaye koroziyu tomu teplovidilni elementi povinni zabezpechuvatisya antikorozijnim pokrittyam zazvichaj cirkonij Pri pidvishenih temperaturah vodi konstrukcijni materiali takozh povinni pidbiratisya z dostatno horoshimi antikorozijnimi vlastivostyami abo potribno provoditi specialnij vodno himichnij rezhim shob zv yazati kisen utvorenij iz vodi pri yiyi radiolizi Osoblivo potribno vidznachiti visoku intensivnist koroziyi bagatoh metaliv u vodi pri temperaturi vishij nizh 300 C Problemu pidboru korozijno stijkih materialiv uskladnyuye neobhidnist mati visokij tisk vodi pri pidvishenih temperaturah Neobhidnist mati visokij tisk v reaktori uskladnyuye konstrukciyu korpusu reaktora i jogo okremih vuzliv Mozhlivist avariyi z vitikannyam teplonosiya ta neobhidnist koshtiv dlya yiyi kompensaciyi Vartist vazhkoyi vodi velika aktualno lishe dlya reaktoriv na vazhkij vodi tipu CANDU u SRSR taki reaktori ne buduvali Ce vimagaye zmenshennya vitoku vodi i vtrat yiyi do minimumu sho uskladnyuye konstrukciyu energetichnogo obladnannya ta ekspluataciyu ustanovki Aktivaciya vodi Vazhlivoyu problemoyu pri vikoristanni vodi dlya oholodzhennya reaktoriv ye navedena radioaktivnist yaka vinikaye vnaslidok aktivaciyi yader teplonosiya pri zahoplenni nimi nejtroniv Aktivaciyi piddayutsya yak kisen i voden vodi tak i yadra domishok napriklad produktiv koroziyi obladnannya 1 o konturu zalizo kobalt nikel hrom a takozh rozchinenih u vodi solej natriyu kalciyu magniyu tosho Aktivnist vlasne samoyi vodi viznachayetsya perevazhno aktivnistyu izotopu nitrogenu 16 utvoryuyetsya z kisnyu 16 po n p reakciyi period napivrozpadu yakogo stanovit blizko 7 sekund Takim chinom mensh nizh cherez hvilinu pislya zupinki reaktora radioaktivnist teplonosiya 1 o konturu spadaye v sotni raziv i viznachayetsya lishe aktivnistyu produktiv koroziyi yaki vityaguyutsya z vodi na ionoobminnih filtrah Aktivaciya vodi mozhe vidbuvatisya takozh pri porushenni germetichnosti obolonki TVELiv sho prizvodit do potraplyannya v teplonosij produktiv podilu nasampered radioaktivnogo jodu ta ceziyu Odnak vsya navedena radioaktivnist vidnositsya do spoluk sho zalishayutsya v mezhah pershogo konturu tomu v vodo vodyanih reaktorah na vidminu vid kiplyachih ne vidbuvayetsya potraplyannya spoluk z navedenoyu radioaktivnistyu do turbini ta kondensatora ta inshogo obladnannya drugogo konturu Div takozhKiplyachij yadernij reaktor VVER Vodno vodyanij energetichnij reaktor LiteraturaPetunin V P Teploenergetika yadernyh ustanovok M Atomizdat 1960 ros Levin V E Yadernaya fizika i yadernye reaktory 4 e izd M Atomizdat 1979 ros