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
Кипля́чий я́дерний реа́ктор (англ. Boiling Water Reactor, BWR) — енергетичний ядерний реактор, в якому пароводяну суміш отримують безпосередньо в активній зоні.
 Ядерний реактор BWR (США) | |
| Технічні характеристики | |
|---|---|
| Теплоносій | вода |
| Паливо | діоксид урану |
| Розробка | |
| Конструктор (керівник) | РБМК Доллєжаль М. А. BWR General Electric |
| Будівництво та експлуатація | |
| Підприємство виробник | РБМК — BWR — General Electric |
| Місцезнаходження | США, СРСР, Японія та ін. |
 Киплячий ядерний реактору Вікісховищі | |
| Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Category:Schemata of boiling water reactor |
Особливості
1,2 — системи управління і захисту (в більшості випадків розташовуються знизу);
3 — ядерне паливо;
4 — ;
5 — вихід пароводяної суміші;
6 — вхід води;
7 — корпус
В АЕС з не киплячими реакторами температура води в першому контурі нижче температури кипіння при встановленому робочому тиску для даних типів реакторів. Для отримання прийнятного коефіцієнта корисної дії необхідні температури (більше 300 °C), це можливо тільки при високому тиску (в реакторах ВВЕР-1000 робочий тиск у корпусі 15,7 МПа), що вимагає створення високоміцного корпусу. Насичена водяна пара під тиском 1,2–6,0 МПа при температурі до 330 °C виробляється в другому контурі. У киплячих реакторах пароводяну суміш отримують в активній зоні. Тиск води в першому контурі становить близько 7,0 МПа. При цьому тиску вода закипає в об'ємі активної зони вже при температурі 280 °C. Киплячі реактори мають ряд переваг в порівнянні з не киплячими. У киплячих реакторах корпус працює при нижчому тиску, у схемі АЕС немає парогенератора.
Киплячі реактори монтуються в гермооболонці (контайнменті), в якій також монтуються системами зниження тиску. Контайнмент складається з двох головних частин — сухої шахти (сухого боксу) реактора (англ. dry-well) і бака-барботера (англ. wet-well). У випадку аварії з втратою теплоносія в межах гермооб'єму, пара направляється за допомогою козирків (напрямних апаратів) в бак-барботер з водою, де відбувається її конденсація. На додаток є також системи з розпиленням води в гермооб'ємі.
Ще одна особливість киплячих реакторів полягає в тому, що у них відсутнє борне регулювання, компенсація повільних змін реактивності (наприклад: вигорання палива) виконується лише міжкасетними поглиначами, які виконані у вигляді хреста. Борне регулювання неефективне через високу розчинність бору в парі (більша його частина буде виноситися в турбіну). Бор вводять лише на час перевантаження палива для створення глибокої підкритичності.
У більшості киплячих реакторів системи управління і захисту (СУЗ) розташовуються знизу. Таким чином значно підвищується їх ефективність, так як максимальний потік теплових нейтронів зміщений у реакторах цього типу в нижню частину активної зони. Така схема також зручніша при перевантаженнях палива та звільняє верхню частину реактора від приводів СУЗ, дозволяючи таким чином більш ефективно організувати .
Умови роботи
1. Корпус реактора (КР) 2. Тепловиділяючі збірки 3. управління і захисту 4. Циркуляційні насоси (ЦН) 5. Приводи стрижнів СУЗ 6. Пара на турбіну 7. Живильна вода 8. Циліндр високого тиску турбіни (ЦВТ) 9. Циліндр низького тиску турбіни (ЦНТ) | 10. Турбогенератор 11. Збудник 12. 13. Охолоджуюча вода конденсатора 14. Підігрівач живильної води 15. Живильний насос 16. Конденсатний насос 17. Залізобетонна оболонка 18. Підключення до мережі |
Для стійкої роботи киплячого корпусного реактора вибирають такий режим, при якому масова кількість пари не перевищує певну величину. При великих значеннях масової кількість пари робота реактора може бути нестійкою. Така нестійкість пояснюється тим, що пара витісняє воду з активної зони, а це збільшує довжину уповільнення нейтронів LS. При дуже бурхливому кипінні значення LS зростає настільки, що реактор отримує негативну (від'ємну) реактивність і потужність реактора починає падати.
Зниження потужності зменшує інтенсивність кипіння, масову кількість пари, а значить, і довжину уповільнення нейтронів. У результаті такого процесу реактивність стає позитивною, після чого потужність реактора і внаслідок чого інтенсивність кипіння починають зростати. Відбувається небезпечне для конструкції реактора і персоналу, який його обслуговує, коливання потужності.
Якщо паровміст нижче допустимого, таких небезпечних коливань потужності не відбувається, реактор саморегулюється, забезпечуючи стабільний режим роботи. Так, зниження рівня потужності та зменшення інтенсивності кипіння звільняє реактивність, що забезпечує повернення рівня потужності до вихідного положення. Паровміст води на виході з активної зони залежить від питомої потужності. Тому допустимий паровміст, нижче якого забезпечується стійка робота киплячого реактора, обмежує потужність реактора з заданими розмірами активної зони. При такому обмеженні з одиниці об'єму киплячого реактора знімається менша потужність, ніж з одиниці об'єму некиплячого реактора. Це істотний недолік киплячих реакторів.
Вказані процеси характерні для активної зони, в якій об'єм води-уповільнювача надлишковий щодо оптимальної її кількості, що визначається з відношення об'єму води до об'єму палива. У цьому випадку зменшення кількості води-уповільнювача нейтронів в активній зоні через кипіння наближає співвідношення обсягів сповільнювача й палива до оптимального і призводить до збільшення властивості «розмноження» палива.
У разі затиснутої активної зони, в якій води відносно бракує навіть за відсутності кипіння, поява кипіння буде супроводжуватися зниженням потужності через нестачу уповільнення нейтронів на воді і погіршення «розмножуючих» властивостей такої активної зони.
Основні типи
Приклади киплячих реакторів:
- РБМК — реактор великої потужності, канальний — (РБМК-1000, РБМК-1500) СРСР;
- BWR — (Boiling Water Reactor) — киплячий водяний реактор — (BWR/1-BWR/6) США;
- ABWR — (Advanced Boiling Water Reactor) — розширений киплячий реактор — (ABWR-1350) США;
- SBWR — (Simplified Boiling Water Reactor) — спрощений киплячий реактор — (SBWR-600) США.
Посилання
- Boiling Water Reactors, US Nuclear Regulatory Commission [ 19 Жовтня 2016 у Wayback Machine.].(англ.)
- Advanced BWR General Description [ 9 Травня 2016 у Wayback Machine.].(англ.)
- 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.)
Примітки
- Бартоломей Г. Г., Бать Г. А., Байбаков В. Д., Алхутов М. С. Основы теории и методы расчёта ядерных энергетических реакторов / Под ред. Г. А. Батя. — М.: Энергоиздат, 1982. — С. 426. — 511 с. (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
Kiplya chij ya dernij rea ktor angl Boiling Water Reactor BWR energetichnij yadernij reaktor v yakomu parovodyanu sumish otrimuyut bezposeredno v aktivnij zoni Kiplyachij yadernij reaktorYadernij reaktor BWR SShA Tehnichni harakteristikiTeplonosijvodaPalivodioksid uranuRozrobkaKonstruktor kerivnik RBMK Dollyezhal M A BWR General ElectricBudivnictvo ta ekspluataciyaPidpriyemstvo virobnikRBMK BWR General ElectricMisceznahodzhennyaSShA SRSR Yaponiya ta in Kiplyachij yadernij reaktor u VikishovishiVikishovishe maye multimedijni dani za temoyu Category Schemata of boiling water reactorOsoblivostiShema kiplyachogo korpusnogo yadernogo reaktora 1 2 sistemi upravlinnya i zahistu v bilshosti vipadkiv roztashovuyutsya znizu 3 yaderne palivo 4 5 vihid parovodyanoyi sumishi 6 vhid vodi 7 korpus V AES z ne kiplyachimi reaktorami temperatura vodi v pershomu konturi nizhche temperaturi kipinnya pri vstanovlenomu robochomu tisku dlya danih tipiv reaktoriv Dlya otrimannya prijnyatnogo koeficiyenta korisnoyi diyi neobhidni temperaturi bilshe 300 C ce mozhlivo tilki pri visokomu tisku v reaktorah VVER 1000 robochij tisk u korpusi 15 7 MPa sho vimagaye stvorennya visokomicnogo korpusu Nasichena vodyana para pid tiskom 1 2 6 0 MPa pri temperaturi do 330 C viroblyayetsya v drugomu konturi U kiplyachih reaktorah parovodyanu sumish otrimuyut v aktivnij zoni Tisk vodi v pershomu konturi stanovit blizko 7 0 MPa Pri comu tisku voda zakipaye v ob yemi aktivnoyi zoni vzhe pri temperaturi 280 C Kiplyachi reaktori mayut ryad perevag v porivnyanni z ne kiplyachimi U kiplyachih reaktorah korpus pracyuye pri nizhchomu tisku u shemi AES nemaye parogeneratora Kiplyachi reaktori montuyutsya v germoobolonci kontajnmenti v yakij takozh montuyutsya sistemami znizhennya tisku Kontajnment skladayetsya z dvoh golovnih chastin suhoyi shahti suhogo boksu reaktora angl dry well i baka barbotera angl wet well U vipadku avariyi z vtratoyu teplonosiya v mezhah germoob yemu para napravlyayetsya za dopomogoyu kozirkiv napryamnih aparativ v bak barboter z vodoyu de vidbuvayetsya yiyi kondensaciya Na dodatok ye takozh sistemi z rozpilennyam vodi v germoob yemi She odna osoblivist kiplyachih reaktoriv polyagaye v tomu sho u nih vidsutnye borne regulyuvannya kompensaciya povilnih zmin reaktivnosti napriklad vigorannya paliva vikonuyetsya lishe mizhkasetnimi poglinachami yaki vikonani u viglyadi hresta Borne regulyuvannya neefektivne cherez visoku rozchinnist boru v pari bilsha jogo chastina bude vinositisya v turbinu Bor vvodyat lishe na chas perevantazhennya paliva dlya stvorennya glibokoyi pidkritichnosti U bilshosti kiplyachih reaktoriv sistemi upravlinnya i zahistu SUZ roztashovuyutsya znizu Takim chinom znachno pidvishuyetsya yih efektivnist tak yak maksimalnij potik teplovih nejtroniv zmishenij u reaktorah cogo tipu v nizhnyu chastinu aktivnoyi zoni Taka shema takozh zruchnisha pri perevantazhennyah paliva ta zvilnyaye verhnyu chastinu reaktora vid privodiv SUZ dozvolyayuchi takim chinom bilsh efektivno organizuvati Umovi robotiShema roboti atomnoyi elektrostanciyi z kiplyachim reaktorom 1 Korpus reaktora KR 2 Teplovidilyayuchi zbirki 3 upravlinnya i zahistu 4 Cirkulyacijni nasosi CN 5 Privodi strizhniv SUZ 6 Para na turbinu 7 Zhivilna voda 8 Cilindr visokogo tisku turbini CVT 9 Cilindr nizkogo tisku turbini CNT 10 Turbogenerator 11 Zbudnik 12 13 Oholodzhuyucha voda kondensatora 14 Pidigrivach zhivilnoyi vodi 15 Zhivilnij nasos 16 Kondensatnij nasos 17 Zalizobetonna obolonka 18 Pidklyuchennya do merezhi Dlya stijkoyi roboti kiplyachogo korpusnogo reaktora vibirayut takij rezhim pri yakomu masova kilkist pari ne perevishuye pevnu velichinu Pri velikih znachennyah masovoyi kilkist pari robota reaktora mozhe buti nestijkoyu Taka nestijkist poyasnyuyetsya tim sho para vitisnyaye vodu z aktivnoyi zoni a ce zbilshuye dovzhinu upovilnennya nejtroniv LS Pri duzhe burhlivomu kipinni znachennya LS zrostaye nastilki sho reaktor otrimuye negativnu vid yemnu reaktivnist i potuzhnist reaktora pochinaye padati Znizhennya potuzhnosti zmenshuye intensivnist kipinnya masovu kilkist pari a znachit i dovzhinu upovilnennya nejtroniv U rezultati takogo procesu reaktivnist staye pozitivnoyu pislya chogo potuzhnist reaktora i vnaslidok chogo intensivnist kipinnya pochinayut zrostati Vidbuvayetsya nebezpechne dlya konstrukciyi reaktora i personalu yakij jogo obslugovuye kolivannya potuzhnosti Yaksho parovmist nizhche dopustimogo takih nebezpechnih kolivan potuzhnosti ne vidbuvayetsya reaktor samoregulyuyetsya zabezpechuyuchi stabilnij rezhim roboti Tak znizhennya rivnya potuzhnosti ta zmenshennya intensivnosti kipinnya zvilnyaye reaktivnist sho zabezpechuye povernennya rivnya potuzhnosti do vihidnogo polozhennya Parovmist vodi na vihodi z aktivnoyi zoni zalezhit vid pitomoyi potuzhnosti Tomu dopustimij parovmist nizhche yakogo zabezpechuyetsya stijka robota kiplyachogo reaktora obmezhuye potuzhnist reaktora z zadanimi rozmirami aktivnoyi zoni Pri takomu obmezhenni z odinici ob yemu kiplyachogo reaktora znimayetsya mensha potuzhnist nizh z odinici ob yemu nekiplyachogo reaktora Ce istotnij nedolik kiplyachih reaktoriv Vkazani procesi harakterni dlya aktivnoyi zoni v yakij ob yem vodi upovilnyuvacha nadlishkovij shodo optimalnoyi yiyi kilkosti sho viznachayetsya z vidnoshennya ob yemu vodi do ob yemu paliva U comu vipadku zmenshennya kilkosti vodi upovilnyuvacha nejtroniv v aktivnij zoni cherez kipinnya nablizhaye spivvidnoshennya obsyagiv spovilnyuvacha j paliva do optimalnogo i prizvodit do zbilshennya vlastivosti rozmnozhennya paliva U razi zatisnutoyi aktivnoyi zoni v yakij vodi vidnosno brakuye navit za vidsutnosti kipinnya poyava kipinnya bude suprovodzhuvatisya znizhennyam potuzhnosti cherez nestachu upovilnennya nejtroniv na vodi i pogirshennya rozmnozhuyuchih vlastivostej takoyi aktivnoyi zoni Osnovni tipiPrikladi kiplyachih reaktoriv RBMK reaktor velikoyi potuzhnosti kanalnij RBMK 1000 RBMK 1500 SRSR BWR Boiling Water Reactor kiplyachij vodyanij reaktor BWR 1 BWR 6 SShA ABWR Advanced Boiling Water Reactor rozshirenij kiplyachij reaktor ABWR 1350 SShA SBWR Simplified Boiling Water Reactor sproshenij kiplyachij reaktor SBWR 600 SShA PosilannyaBoiling Water Reactors US Nuclear Regulatory Commission 19 Zhovtnya 2016 u Wayback Machine angl Advanced BWR General Description 9 Travnya 2016 u Wayback Machine angl Petunin V P Teploenergetika yadernyh ustanovok M Atomizdat 1960 ros Levin V E Yadernaya fizika i yadernye reaktory 4 e izd M Atomizdat 1979 ros PrimitkiBartolomej G G Bat G A Bajbakov V D Alhutov M S Osnovy teorii i metody raschyota yadernyh energeticheskih reaktorov Pod red G A Batya M Energoizdat 1982 S 426 511 s ros