Reactorul nuclear
Categoria: Referat
Fizica
Descriere:
Reactorul este format dintr-un ansamblu cilindric din oţel-inox
(calandria) plasat într-o structurÇŽ de beton placat cu oÅ£el care
asigurǎ protecţia termicǎ şi rǎcirea. Calandria conţine apa grea ca
moderator, mecanisme de control al reactivitÇŽÅ£ii ÅŸi 380 canale de
combustibil. Canalele de combustibil care conţin combustibil şi apa
grea folositÇŽ ca agent de rÇŽcire, sunt amplasate în tuburi mai mari în
calandria... |
|
|
1
Progresele �nregistrate �n domeniul nuclear, care au cumulat cu
descoperirea �n 1938 de cǎtre Hann Meinter Strassmann a reacţiei de
fisiune �n lanţ, au condus la punerea �n funcţiune la 2 decembrie 1942,
�n timpul celui de al doilea rǎzboi mondial, a primului reactor
nuclear, de cǎtre E. Fermi, la Chicago (S.U.A.). Consecinţele
imprevizibile alee acestei descoperiri au avut ca prim rezultat
construirea bombei atomice şi efectuarea primei explozii nucleare
experimentale �n anul 1945, de cǎtre S.U.A., �n New Mexico, urmatǎ de
desoperirea reacţiilor termonucleare şi a bombei atomice cu hidrogen.
Construirea reactorilor nucleari şi posibilitatea de a utiliza aceste
instalaţii pentru a produce energie electricǎ �n cantitate mare, au
transferat apoi problema protecţiei contra radiaţiilor şi odatǎ cu
aceasta şi problema protecţiei contra radiaţiilor, �n plin domeniu
industrial şi economic.
Creşterea necontenitǎ a numǎrului de reactori nucleari şi a puterii
acestora necesitǎ aplicarea unor mǎsuri de securitate pentru a evita
eventualele accidente şi consecinţele lor ca de exemplu cel de la
Windscale, Anglia, �n octombrie 1957 c�nd au fost eliminate �n mod
accidental �n atmosferǎ importante substanţe radioactive care au produs
contaminarea solului, a producţiei agricole şi a apei potabile din
�ntreaga regiune.
Reactorul nuclear reprezintǎ o instalaţie complexǎ �n care se
desfǎşoarǎ controlat, �n regim critic, reacţia nuclearǎ de fisiune �n
lanţ.
Un reactor nuclear se compune din: zona activǎ, materialele de
susţinere, reflectorul de neutroni, barele de reglare şi control,
fluidul de rǎcire şi blindajul de protecţie biologicǎ a personalului
care lucreazǎ �n acest loc. De asemenea, reactorul este prevǎzut cu o
serie de canale de iradiere experimentalǎ, prin care se introduc
diferite ţinte ce se expun reacţiilor nucleare date.
Reactorul este format dintr-un ansamblu cilindric din oţel-inox
(calandria) plasat �ntr-o structurǎ de beton placat cu oţel care
asigurǎ protecţia termicǎ şi rǎcirea. Calandria conţine apa grea ca
moderator, mecanisme de control al reactivitǎţii şi 380 canale de
combustibil. Canalele de combustibil care conţin combustibil şi apa
grea folositǎ ca agent de rǎcire, sunt amplasate �n tuburi mai mari �n
calandria.
Calandria este susţinutǎ de protecţii de capat �ntre zona acivǎ a
reactorului şi zona de funcţionare a maşinii de �ncǎrcat combustibil.
Reactorul este �ncǎrcat cu uraniu natural sub formǎ de pastile de UO2.
Treizeci de pastile puse cap la cap sunt conţinute �ntr-o teacǎ din
aliaj de zirconiu (Zircaloy) form�nd un element combustibil.
Transmutaţiile radioactive naturale precum şi reacţii nucleare produse
artificial, prin reacţii de fisiune nuclearǎ au ca rezultat degajarea
unor mari cantitǎţi de energie pe unitatea de masǎ a substanţei cu care
reacţioneazǎ.
Posibilitatea utilizǎrii energiei nucleare s-a realizat o datǎ cu
descoperirea fisiunii nucleare şi procedeul obţinerii reacţiei �n lanţ.
Reacţia nuclearǎ continuǎ şi reglabilǎ se realizeazǎ �n reactori
nucleari.
�n reactoare se utilizeazǎ . Condiţia necesarǎ pentru decurgerea
reacţiei nucleare �n lanţ este masa suficientǎ de uraniu din reactor.
Neutronii care se formeazǎ �n procesul reacţiei nucleare, pot ieşi prin
suprafaţa uraniului afarǎ şi participǎ la dezvoltarea reacţiei �n lanţ.
Pentru ca tracţiunea se aceşti neutroni sǎ fie micǎ, �n comparaţie cu
volumul lui, trebuie ca masa uraniului din reactor sǎ fie suficient de
mare şi sǎ depǎşeascǎ o anumitǎ masǎcriticǎ. Pe de altǎ parte, pentru
ca reacţia sǎ nu decurgǎ prea violent, trebuie reglat numǎrul de
neutroni, nepermiţ�ndu-I sǎ creascǎ prea mult. Aceastase realizeazǎ
printr-o absorţie a neutronilor termici excedentǎri cu ajutorul unor
elemente ca borul (B) şi cadmiul (Cd).
- spaţiul �n care sunt aşezate blocurile de uraniu ( ) şi de moderatori
(de obicei, grafit) –A;
- reflectorul de neutroni care au pǎrǎsit spaţiul �n care se desfǎşoarǎ
reacţia B;
- strat de protecţie care protejeazǎ spaţiul �nconjurǎtor de acţiunea
radiaţiilor emise �n timpul desfǎşurǎrii reacţiei nucleare C;
- bare de cadmiu (Cd) sau bor (B) D şi E sunt introduse �n volumul A şi
�ncetinesc reacţia de fisiune nuclearǎ. Introducerea barelor se face �n
mod automat, imediat ce puterea reacţiei nucleare depǎşeşte o anumitǎ
limitǎ. Apa este folositǎ pentru rǎcirea blocurilor de uraniu, iar
aburul rezultat din fierberea apei pune �n mişcare turbina unui
generator electric care produce energie electricǎ.
Sistemul de reglare al reactorului
Acest sistem controleazǎ putereareactorului �n limite specifice şi
asigurǎ �ndeplinirea cerinţelor centralei. De asemenea monitorizeazǎ
distribuţia puterii �n zona activǎ pentru a optimiza puterea pe
fascicul şi pe canal.
Sistemul de manipulare pe fascicul a combustibilui
Sistemul de manipulare a combustibilului realimenteazǎ reactorul cu
fascicule de combustibil proaspǎt �n timpul funcţionǎrii normale a
reactorului; acest sistem este proiectat sǎ funcţioneze la toate
nivelel de putere a reactorului. Deasemenea, sistemul asigurǎ
depozitarea temporarǎ a combustibilului proaspǎt şi iradiat.
Masina de incarcat /descarcat
Fasciculele de combustibil sunt �mpinse �n canalul reactorului de cǎtre
o maşinǎ de �ncǎrcat combustibil, situatǎ la capǎtul opus al canalului
de combustibil. Combustibilul iradiat este apoi transferat �ntr-un
bazin de stocare plin cu apǎ aflat �n clǎdirea serviciilor, l�ngǎ
clǎdirea reactorului.
Sistemul de transport al cǎldurii
Sistemul de transport al cǎldurii circulǎ agentul de rǎcire presurizat
(D2O) prin canale de combustibil pentru a extrage cǎldura produsǎ prin
fisiunea uraniului.
Cǎldura este transportatǎ de cǎtre agentul de rǎcire la cele patru
generatoare de abur identice.
Sunt prevǎzute doua bucle de circulaţie, fiecare rǎcind c�te o jumǎtate
din zona activǎ. Generatorul de abur şi pompele de circulaţie sunt
plasate la fiecare capǎt al reactorului astfel �nc�t �n jumǎtate din
zona activǎ, debitul este direcţionat �ntr-un sens iar �n cealaltǎ
jumǎtate, �n sens opus. Presurizatorul menţine presiunea �n circuitul
de rǎcire la o valoare relativ ridicatǎ. Fluidul de rǎcire este
circulat �n permanenţǎ �n timpul funcţionǎrii reactorului, pe durata
opririi şi �n perioada de �ntreţinere.
Sistemul Moderator
Neutronii produşi prin reacţia de fisiune sunt moderaţi (�ncetiniţi) de
apa grea (D2O) din calandria. Apa grea este circulatǎ prin sistemul
moderator pentru rǎcire, purificare şi controlul substanţelor folosite
pentru reglarea reactivitǎţii.
Apa grea din calandria acţioneazǎ ca o sursǎ rece �ntr-un eveniment de
pierdere a agentului de rǎcire, fapt ce ar coincide cu
indisponibilitatea sistemului de rǎcire la avarie a zonei active.
Sistemul generator de abur şi apa de alimentare
Sistemul generator de abur transferǎ cǎldura din apa grea (D2O)
folositǎ ca agent de rǎcire, apei uşoare(H2O) pentru formarea aburului,
care duce la turbo-generator. Sistemul generator de apǎ de alimenatare
proceseazǎ aburul condensat venit de la turbinǎ şi �l trimite la
turbo-generator.
Turbina tip CANDU constǎ dintr-un corp de �naltǎ presiune dublu flux şi
trei corpuri de joasǎ presiune �n dublu flux care esapeazǎ �n trei
corpuri de condensor.
Zona activǎ
Reprezintǎ partea principalǎ a unui reactor nucler, �n care se
realizeazǎ reacţia de fisiune �n lanţ. Aici se gaseşte at�t combustibil
nuclear c�t şi moderatorul, care se pot afla �ntr-un amestec intim
(reactor omogen) sau pot fi separaţi (reactorul eterogen).
Materialul combustibil nuclear este reprezentat prin izotopii
fisionabili sub neutroni termici ( ; ; şi ) sau sub
neutroni rapizi ( ; ; etc.) şi se gaseşte �n formǎ
metalicǎ sau �n diferite combinaţii chimice: oxizi, carburi, sǎruri
etc.ale acelui metal. El poate fi �n stare solidǎ, respectiv �n stare
elementarǎ sau de dioxid, sub formǎ de bare, ţevi sau plǎci, imbrǎcate
intr-un materail (teacǎ) de protecţie, sub formǎ de soluţii de sǎruri
de uraniu sau plutonil (azotaţi, sulfaţi) dizolvate �n apǎ sau apǎ
grea, care se circulǎ prin zona activǎ, sau sub formǎ gazoasǎ, de
obicei un amestec de UF6+F2, care se circulǎ asemǎnǎtor cu
combustibilii nucleari lichizi. Combustibilul cel mai utilizat �n
reactoarele nucleare este uraniul natural cu conţinutde 0.7% ,
sub formǎ metalicǎ. �n reactoarele cu apǎ sub presiune (REP) se
utilizeazǎ uraniu �mbogǎţit cu 3% , sub formǎ de dioxid, UO2.
Materialele structurale care intrǎ �n constucţia zonei active a
reactorului au rolul sǎ susţinǎ materialele fisionabile sub formǎ de
teci sau mantale, ori fiind utilizate la confecţionarea valvelor şi a
diverselor macanisme. Ele trebuie sǎ aibǎ secţiune eficace de capturǎ
neutronicǎ micǎ, sǎ fie refractate şi sǎ aibǎ conductibilitate termicǎ
bunǎ. Prntre materialele folosite �n acest scop se numǎrǎ: aluminiul,
aliajele de aluminiu cu magneziul, zirconiul, aliajul zircalloy etc.
Reflectorul
�nconjoarǎ zona activǎ a unui reactor şi este alcǎtuit dintr-un
material cu proprietatea de a reflecta puternic neutronii şi a reduce
pierderile prin suprafaţa reactorului �n mediul �nconjurǎtor.
Aceste materiale trebuie sǎ aibǎ o mare putere de difuziune şi slabe
proprietǎţi absorbante pentru neutroni. La reactoarele termice,
reflectoarele sunt de obicei o extindere a moderatoarelor (grafit, oxid
de beriliu) dincolo de zona acivǎ, iar la cele cu neutroni rapizi sunt
formate din toriu sau uraniu natural.
Fluidul de rǎcire (agentul termic)
Are sarcina de a trece prin zona activǎ „inima” reactorului şi de a
evacua cǎldura eliberatǎ �n urma reacţiilor nucleare de fisiune şi a
radiaţiilor care o �nsoţesc, pentru a menţine un anumit nivel energetic
şi de a �mpiedica �ncǎlzirea excesivǎ şi topirea materialelor
structurale. Agentul termic trebuie sǎ aibǎ o secţiune eficace micǎ de
absorţie a neutronilor, sǎ nu se activeze, sǎ reziste la acţiunea
radiaţiilor, sǎ aibǎ temperatura de topire c�t mai cobor�tǎ şi
temperatura de fierbere c�t mai inaltǎ, sǎ nu fie toxic, corosiv şi
exploziv şi sǎ aibǎ un coeficient mare de transfer de cǎldurǎ.
1
Unele constante fizice caracteristice materialelor structurale
Elementul
chimic Secţiunea
eficace pt
capturǎ
neutroni ter-
mici(barni)
Punctul de
topire
Co Conductibilitatea
termica la 200C
W/mK Caldurǎ
specificǎ
KJ/kgK Coeficientul
de dilatare
linearǎ la 200
C K-1 Densitatea la
200C,
Kg/m3
Be
Mg
Zr
Al
Nb
Fe
Mo
Cr
Ni
V
W
Ta 0.009
0.063
0.185
0.232
1.15
2.55
2.65
3.10
4.43
5.04
18.50
21.10 1285
650
1845
660.2
2468
1539
2622
1875
1455
1710
3410
2996 159.1
157.4
20.9
210.6
55.3
75.4
134.0
67.0
67.0
31.0
167.5
54.4 1.800(200C)
1.047(250C)
0.335(200C)
0.871(200C)
0.272(00C)
0.437(200C)
0.247(00C)
0.465(250C)
0.448(250C)
0.605(200C)
0.137(200C)
1.151(200C) 11.6۰10-6
25.8۰10-6
6.11۰10-6
23.8۰10-6
7.2۰10-6
11.7۰10-6
5.1۰10-6
6.2۰10-6
13.3۰10-6
8.3۰10-6
4.98۰10-6
6.10۰10-6 1848
1740
6510
2699
857
786
10220
7190
8900
6110
19300
16600
Agenţii termici �n stare gazoasǎ (He, CO2, aerul) se utilizeazǎ �n
reactoarele cu uraniu natural, iar cei
lichizi (apa, apa grea) se folosesc �n reactoarele cu uraniu
�mbogǎţit. De asemenea, se utilizeazǎ metale
sau sǎruri care se topesc uşor. Dintre metalele se menţioneazǎ: sodiul,
potasiul, litiul, mercurul,
plumbul şi bismutul, iar dintre sǎruri: NaF+BeF2, NaF+LiF, LiF+BeF2
care se topesc uşor, fiind
caracterizate printr-o mare putere de �namagazinare a cǎldurii.
Materialele de reglare a puterii reactoarelor
Se remarcǎ prin secţiune eficace de capturǎ a neutronilor foarte mare.
Prin introducerea sau scoaterea
din zonǎ activǎ, ele regleazǎ funcţionarea reactorelor nucleare, iar �n
caz de accidente le poate opri
instantaneu. Printre materialele cele mai utilizate �n acest scop, sub
formǎ de bare, se aflǎ aliajele sau
unele combinaţii de bor, cadmiu sau hafniu.
Sistemul de reglaj şi control al reacţiei �n lanţ
Acest sistem �n regim critic, ce decurge �n recatorul nuclear, este
alcǎtuit din materiale care au valori
mari pentru secţiunea eficace de capturǎ a neutronilor. Sistemul
respectiv, sub formǎ de bare, trbuie sǎ
asigure modalitatea de declanşare şi oprire automatǎ a reacţiei
nuclearede fisiune �n lanţ, menţin�nd-o
�n limite staţionare. Ca materiale pentru reglaj şi control de fisiune
�nlǎnţuitǎ se apeleazǎ la elementele:
bor, cadmiu, argint, indiu, xenon şi hafniu.
Ecrane de protecţie biologicǎ
Datoritǎreacţiilor de fisiune, a proceselor de dezintegrare radioactivǎ
a produşilor de fisiune şi a altor
elemente radioactive, �n reactoarele nuclear existǎ o cantitate enormǎ
de radiaţii nucleare complexe,
formate din neutroni, radiaţii α, β şi γ. Dintre toate aceste radiaţii,
cea mai mare putere de pǎtrundere o
au radiaţiile γ şi neutronii. Pentru a �mpiedica ieşirea lor din
reactor, zona activǎ se �nconjoarǎ cu
materiale de protecţie denumite ecrane biologice. Pentru ecranarea
neutonilor se folosesc substanţe
moderatoare (apǎ, grafit) cǎptuşite cu oţeluri, ciment şi sticle cu bor
etc. Radiaţiile β şi γ se ecraneazǎ
cu ajutorul diverselor betoane grele şi metale ca fierul şi plumbul.
Straturile de apǎ de dimensiuni
determinate formeazǎ un material de protecţie foarte avantajos.
Protecţia reactorului
Este realizatǎ din beton precomprimat, plumb, oţel şi parafinǎ. Primele
trei materiale alcǎtuiesc blindajul
de protecţie a personalului contra radiaţiilor alfa, bea şi gamma,
neutronii fiind absorbiţi de parafinǎ. �n
cazul reactorului nuclear tip „piscinǎ”, �n loc de parafinǎ, �n vederea
reţinerii neutronilor, se
�ntrebuinţeazǎ apa.
Mǎsurile de protecţie care se iau �n cazul funcţionǎrii reactorului
nuclear au �n vedere urmǎtoarele
aspecte:
• realizarea unei protecţii eficiente contra tuturor
radiaţiilor nucleare, astfel ca personalul care
lucreazǎ �n clǎdirea respectivǎ sǎ nu fie expus unei doze peste cea
maximǎ admisǎ;
• prevenirea contaminǎrii accidentale a atmosferei şi
a mediului �nconjurǎtor prin produsele de
fisiune gazoase sau uşor volatile;
• stocarea �n siguranţǎ pentru biosferǎ a tuturor
deşeurilor radioactive.
O mǎsurǎ a epuizǎrii materialului combustibil nuclear din reactor, �n
urma reacţiei �n lanţ, este redatǎ
prin fluxul integrat al neutronilor (�n neutroni/cm2۰s) ce au produs
fisiunea şi care este dat de relaţia:
=
Totodatǎ, mǎsura epuizǎrii unui combustibil supus acţiunii fluxului de
neutroni un timp t , cu
desfǎşurarea reacţiei �n lanţ, poate fi exprimatǎ şi prin intermediul
parametrului intitulat grad de ardere.
Aceasta este definit fie ca energie specificǎ eliberatǎ din reacţia �n
lanţ (MWzi/tU), sau prin proporţia
de nuclee fisionate din cele existente iniţial, ori prin numǎrul de
acte elementare de fisiune pe unitatea de
volum al nuclidului iradiat cu neutroni.
Dat fiind faptul cǎ doar aproximativ 95% din cantitatea totalǎ de
energie eliberatǎ din procesul de
fisiune (Ef) se transmite �n exterior sub formǎ de cǎldurǎ, puterea
degajatǎ de un reactor nuclear de
volum VR este datǎ de relaţia:
P=0.95EfVRΦΣf
�n care: Σf este secţiunea eficace macroscopicǎ de fisiune. �n urma
fisionǎrii unei cantitǎţi m (�n Kg) de
nuclid , reactorul nuclear degajǎ o putere ( �n W) ce
se stabileşte cu relaţia:
P=3.82۰10-8Φm
Reactoarele de putere CANDU-PHWR sunt constituite din uraniu natural
sub formǎ de pelete de
dioxid (UO2), av�nd ca moderator şi fluid de rǎcire apa grea sub
presiune, care la intrarea �n
schimbǎtorul de cǎldurǎ are 3000C.
Un reactor de tip CANDU (Canadian Deuterium Uranium) furnizat de firma
Atomic Energyof Canada
Limited este schiţat �n fig.1. Notaţiile din aceastǎ figurǎ reprezintǎ:
1-pastile de UO2, �n fascicolul de
bare de ardere; 2-tuburi de presiune; 3-moderator; 4 şi 7-dispozitive
mecanice de alimentare continuǎ
cu combustibilul nuclear fǎrǎ oprirea reactorului; 5 şi 8-rezervoare de
apǎ grea; 6-circuit de rǎcire bare
de ardere; 9-bare de susţinere şi 10-incinta reacorului nuclear.
Reactorul CANDU este un reactor cu neutroni termici şi are o putere
instalatǎ mai micǎ dec�t cea a
reactorilor BWR şi PWR. Materialul combustibil nuclear este uraniul
natural (cu 0.72% ) sub formǎ
de pastile de UO2 aşezate �n teci de zircaloy-4, care alcǎtuiesc barele
de ardere. Apa grea �nalt
�mbogǎţitǎ �n deuteriu este utilizatǎ at�t a moderator c�t şi ca agent
de rǎcire.
Avantajul utilizǎrii apei grele pentru moderarea neutronilor rapizi
este acela cǎ, din cauza secţiunii mici
de capturǎ a neutronilor termici pe care o are, va conduce implicit la
o economie de neutroni �n incinta
reactorului, ceea ce face caşi uraniul natural ne�mbogǎţit sǎ fie
folosi cu succes drept combustibil
fisionabil, favoriz�nd automenţinerea reacţiei �n lanţ �n regim critic.
Pe de altǎ parte, nuclidul se
transformǎ �n izotopul fisionabil , iar cantitatea de plutoniu
produsǎ �ntr-un astfel de reactor termic
(reproducǎtor), moderat cu apǎ grea este de douǎ ori mai mare dec�t �n
cazul reactorului moderat cu
apǎ uşoarǎ.
Vasul reactorului este un rezervor cilindric orizontal, umplut cu apǎ
grea, care este strǎbǎtut de c�teva
sute de tuburi de aluminiu aşezate �n poziţie orizontalǎ, aşa-zisele
tuburi de presiune. �n interiorul
tuburilor de presiune se aflǎ elementele combustibile nucleare
alcǎtuitedin bare de ardere cu dioxid de
uraniu.
Apa grea va prelua cǎldura degajatǎ �n urma reacţiei nucleare de
fisiune �n lanţ, ced�nd-o apoi apei
uşoare �ntr-un sistem de schimbǎtoare de cǎldurǎ. Aici rezultǎ abur sub
presiune, care va antrena
turbina respectivǎ cu producere de curent electric �n generatorul de
electricitate adiacent.
Pe l�ngǎ obţinerea de , reactorul CANDU poate fi folosit pentru
furnizarea unui alt lichid fisionabil, ,
cu un factor de transformare apreciabil (de 0.9), dacǎ �ncǎrcǎtura
iniţialǎ de combustibil nuclear
conţine un amestecintim de UO2/ThO2 sau PuO2/ThO2. O altǎ
caracteristicǎ pozitivǎ a unui reactor
CANDU o reprezintǎ gradul mare de siguranţǎ �n funcţionare, �n
comparaţie cu ceilalţi reactori nucleari
energetici.
Dezavantajele unui reactor CANDU sunt legate �n primul r�nd de costul
mult mai ridicat dec�t cel al
reatorilor BWR şi PWR, din cauza instalaţiei mai complexe şi pentru cǎ
necesitǎ mari cantitǎţi dde apǎ
deuteralǎ, mult �mbogǎţitǎ �n deuteriu, scumpǎ din punct de vedere
financiar. Totodatǎ, prin captura
de neutroni, deuteriul se transformǎ �n tritiu deuterat (TD), �ntr-o
cantitateapreciabilǎ. Dacǎ nu se iau
mǎsuri eficiente de menţinere totalǎ a tritiului radioactiv, se poate
produce contaminarea biosferei cu
acest izotop supergreu al hidrogenului, cu efecte negative asupra
ecologiei mediului ambiant.
FUNCŢIONAREA REACTORULUI NUCLEAR
Combustibilul utilizat in reactoarele nucleare este alcatuit in
principal din nucleele a doi izotopi si
anume: si . Cand un neutron termic patrunde intr-un
nucleu de uraniu-235 are loc o reactie de fisiune,
adica nucleul se despica in doua fragmente cu energie mare. In urma
acestei reactii sunt eliberati si alti
neutroni de mare energie si radiatii gama. Neutronii termici care
patrund in produc , care in cele din
urma se dezintegreaza in plutoniu-239. Reactorul nuclear functioneaza
cu combustibil format din �n
proportie mai mare de 0,7%, cat este concentratia minereului
natural.Neutronii rapizi nu sunt tot atat de
capabili de a produce fisiunea si de aceea sunt incetiniti prin niste
bariere de apa sau grafit pana cand,
prin ciocniri succesive devin termici si pot provoca o noua serie de
fisiuni, dand nastere astfel unei
reactii in lant autointretinute. Cantitatea de combustibil variaza
intre 100 tone si cateva sute de tone.
PROTECŢIA TIP CANDU
1. Are sisteme de securitate redundante;
2. Zona activǎ are detectori cu triplǎ redundanţǎ
(logica de declanşare „doi din trei”);
3. Are douǎ sisteme de oprire conceptual şi fizic
separate (unul cu bare de oprire rapide şi
celǎlalt cu injecţie sub �naltǎ presiune de otravǎ lichidǎ). Fiecare
sistem este capabil sǎ opreascǎ
reactorul rapid �n 2 secunde dupǎ un accident de tip LOCA ( Loss of
Coolant Accident- accident de
pierdere a agentului de rǎcire)- accidentul de bazǎ de proiect �n
filozofia de securitate CANDU, fǎrǎ a
se acorda nici un credit intervenţiei operatorului.
4. Include sisteme cu trǎsǎturi de securitate
nuclearǎ pasivǎ (adicǎ acee sisteme care nu
necesitǎ surse exterioare de enrgie pentru acţionare, folosind diverse
procese naturale cum ar fi
destinderea unui gaz sub presiune, cǎderea gravitaţionalǎ, etc.
5. Subdiviziunea zonei active �n douǎ bucle
termohidraulice şi sute de tuburi de presiune �n
fiecare buclǎ, localiz�nd LOCA �n regiuni restr�nse ale zonei active,
reduc�nd astfel efectul reactivitǎţii
asupra desfǎşurǎrii LOCA;
6. Existenţa unui volum mare de inventar de moderator
la temperaturǎ scǎzutǎ (cca 600) şi
presiune scǎzutǎ, care �nconjoarǎ zona activǎ şi poae acţiona ca o
sursǎ rece care preia cǎldura
excesivǎ �n scenariile unui LOCA, reduc�nd la un nivel neglijabi
riscurile unei topiri a zonei active. La
r�ndul lui, moderatorul este �nconjurat de un rezervor- chesonul
calandriei- plin cu apǎ (folosit ca
protecţie biologicǎ şi termicǎ); care şi el poate servi ca o sursǎ rece
suplimentarǎ �n cazulunui accident
sever;
7. Cinetica neutronicǎ a apei grele este cu c�teva
ordine de mǎrime mai „�nceatǎ” dec�t a celei
cu apǎ uşoarǎ (ca la reactorii PWR- reactori cu apǎ su presiune),
reduc�nd discontinuitatea dintre
comportamentul cinetic imediat şi cel �nt�rziat, �n final fǎc�nd
controlul mai uşor.
8. Criticalitatea unui fascicul de combustibil CANDU
�n apa uşoarǎ este imposibilǎ, evit�nd �n
acest fel �ngrijorǎrile pentru un accident sever care trebuie analizate
�nsǎ la un reator tip PWR. Mai
mult pentru cageometria unei zoe active CANDU este aproape de ideal din
punct de vedere al
reactivitǎţii, orice modificare a ei �n condiţii de accident sever,
asigurǎ oprirea reacţiei �n lanţ;
9. �ncǎrcarea sub sarcinǎ �nseamnǎ cǎ distribuţia de
putere atinge un echilibu �n cca un an de
la pornirea reactorului şi rǎm�ne practic neschimbatǎ pe �ntreaga
duratǎ de viaţǎ a reactorului. Acest
lucru simplificǎ enorm analizele comportament a zonei active �n
condiţii de accident.
10. �ncǎrcarea sub presiune permite detectarea
combustibilului defect şi �ndepǎrtarea lui din
zona activǎ, reduc�nd contaminarea agentului primar şi simplific�nd
�ntreţinerea;
11. Poziţionarea generatorilor de abur deasupra zonei
active permite termoşifonarea naturalǎ
(circulaţia naturalǎ datoritǎ diferenţei de densitate a agentului
primar), care poate ajuta la �ndepǎrtarea
cǎldurii reziduale, dacǎ sistemul de rǎcire la oprire nu funcţioneazǎ;
deasemenea numǎrul mare de ţevi
cu diametru mic (fiderii) din circuitul primar acţioneazǎ ca un
„radiator” �n aceste condiţii.
Filozofia de securitate a reactorilor CANDU este bazatǎ pe principiul
„protecţiei �n ad�ncime”, care
include redundaţa (folosirea a cel puţin douǎ componente sau sisteme
funcţionale, diferite pentru
aceiaşi funcţie), separarea (folosind bariere şi/sau distanţarea
componentelor sau sistemelor pentru
aceiaşi funcţie) şi protecţia (calificarea la mediu şi la cutremur a
sistemelor de securitate nuclearǎ);
aceastǎ filozofie este aplicatǎ pentru �ntreaga centralǎ, de la
sistemul de reglaj al reactorului, sistemele
speciale de securitate a centralei, sistemele de control de proces şi
sistemele de alimentare cu energie
elecricǎ. Aceastǎ filozofie este �nglobatǎ şi �n sistemul camerei de
comandǎ secundare, care este o
camerǎ de control al reacorului de rezervǎ ( calificatǎ la cutremur)
capabilǎ sǎ opreascǎ �n condiţii
sigure reactorul. Sistemul de reglare al reactorului este parte a
sistemului de control computerizat
responsabil de controlul nivelului şi presiunii �n generatorii de abur,
presiunea �n circuitul primar şi
declanşarea turbinei. Sistemul include douǎ calculatoare de proces
identice, fiecare fiind rezerva
„caldǎ” a celuilalt.
|
Referat oferit de www.ReferateOk.ro |
|