Ядерный реактор тяжелой воды cANDU: как это работает

Ядерный реактор CANDU получил свое название, потому что этот проект реактора с тяжелыми водными ресурсами был разработан в Канаде - он предназначен для использования урана Canada Deuterium. Дейтерий является основным элементом тяжелой воды, а уран - это топливо, используемое в этом классе реактора.

Ядерные реакторы тяжелой воды CANDU по всему миру

Все 20 ядерных реакторов Канады имеют дизайн CANDU. Другие страны с реакторами CANDU включают Аргентину, Китай, Индию, Южную Корею, Пакистан и Румынию.

В Индии также есть 16 «производных CANDU» или генераторных реакторов с тяжелой водой. Реакторы 48 CANDU и производные CANDU составляют почти 11 процентов реакторов по всему миру.

По оценкам, электростанции, использующие конструкцию CANDU, генерируют более 23 000 мегаватт, около 21 процента электроэнергии, производимой ядерной энергией. Мегаватта, как правило, достаточно для питания 750 домов среднего размера.

Как реакторы CANDU отличаются от легких водных реакторов

Ядерные реакторы тяжелой воды и легкие водные ядерные реакторы отличаются тем, как они создают и управляют сложной физикой ядерного деления или расщепления атома, которая вырабатывает энергию и тепла для создания пара для привода генераторов. Ядерные реакторы, используемые в У. С., являются проектами легкой воды. Несколько основных различий различают легководные реакторы и тяжелую воду CANDU, которые включают в себя следующие конструктивные особенности.

Ядро: Ядро реактора CANDU хранится в горизонтальном цилиндрическом резервуаре под названием каландра. Топливные каналы проходят от одного конца каландра к другому. Каждый канал в каландрах имеет две концентрические трубки. Внешняя труба - труба каландра, а внутренняя - напорная трубка. Внутренняя трубка удерживает топливо и нагнетает тяжелую воду.

Эта конструкция позволяет заправлять топливом во время работы.

Напротив, ядро ​​легкого водного реактора является вертикальным и содержит вертикальные топливные сборки, которые представляют собой пучки металлических труб, заполненных топливными гранулами. Ядро реактора хранится в защитной емкости.

Топливо: В отличие от других ядерных реакторов, предназначенных для использования обогащенного уранового топлива и легкой воды в качестве замедлителя, реакторы тяжелой воды CANDU используют в качестве замедлителя необработанный природный оксид урана в качестве топлива и тяжелой воды.

Модератор: Модератор - это материал в ядре реактора, который замедляет нейтроны, высвобождаемые из деления, поэтому они вызывают большее деление и поддерживают цепную реакцию. Модератором в легководных реакторах является обычная вода, но в реакторе тяжелой воды CANDU используется тяжелая вода или оксид дейтерия, который имеет химическую формулу D20.

В отличие от обычной воды с ее знакомым химическим составом Н20 тяжелая вода включает в себя два атома дейтерия.В отличие от обычного водорода, который не имеет нейтронов и протонов в своей наиболее распространенной форме, дейтерий имеет в своем центре нейтрон.

Охлаждающая жидкость: Охлаждающая жидкость циркулирует через ядро ​​ядерного реактора, чтобы удалить тепло от него и предотвратить расплавление, которое остановило бы производство энергии. Модерратор воды также функционирует как первичный хладагент в реакторах легкой воды.

В реакторе CANDU используется легкая или тяжелая охлаждающая жидкость.

Как работает реактор CANDU для производства электроэнергии

Конденсат тяжелой воды прокачивается через трубки сердечника реактора в замкнутом контуре. Трубы содержат пучки топлива для сбора тепла, выделяемого при делении ядер в ядре. Контур хладагента тяжелой воды проходит через парогенераторы, где тепло от тяжелой воды кипит обычную воду в пар высокого давления. Тяжелая вода, теперь более холодная, циркулирует обратно в реактор, поскольку цикл охлаждения с замкнутым контуром продолжается.

Пары высокого давления из парогенератора поступают в трубопровод снаружи реакторного хранилища для управления обычными турбинами. Эти турбины приводят в действие генераторы для производства электроэнергии, которая затем распределяется по сетке. Ядерный реактор отделен от оборудования, используемого для производства электроэнергии.

Пар, выходящий из турбины, конденсируется обратно в воду и закачивается обратно в парогенератор.