Reaktortechnika a z energetikai atomreaktorok szerkezeti fel p t se
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 48

Reaktortechnika A z energetikai atomreaktorok szerkezeti felépítése PowerPoint PPT Presentation


  • 54 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Reaktortechnika A z energetikai atomreaktorok szerkezeti felépítése. Tartalom. Komponensek – elnevezések Kapcsolási sémák Fűtőelemek és fűtőelemkkötegek Energetikai reaktortípusok Nyomottvizes reaktorok Elgőzölögtető reaktorok Nehézvizes reaktorok Egyéb reaktortípusok.

Download Presentation

Reaktortechnika A z energetikai atomreaktorok szerkezeti felépítése

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Reaktortechnika a z energetikai atomreaktorok szerkezeti fel p t se

ReaktortechnikaAz energetikai atomreaktorok szerkezeti felépítése


Tartalom

Tartalom

  • Komponensek – elnevezések

  • Kapcsolási sémák

  • Fűtőelemek és fűtőelemkkötegek

  • Energetikai reaktortípusok

    • Nyomottvizes reaktorok

    • Elgőzölögtető reaktorok

    • Nehézvizes reaktorok

    • Egyéb reaktortípusok


Atomer m atomreaktor

Atomerőmű - Atomreaktor

Atomerőmű: magreakciók felhasználásával villamos energiát szolgáltató létesítmény

Reaktor: Az a berendezés, ahol a magreakciók lejátszódnak

Blokk: Egy reaktor és a hozzá tartozó gépészeti és villamos berendezések összessége


Komponensek zemanyag

Komponensek - Üzemanyag

  • A fertilis és hasadóanyagot tartalmazza

  • Hasadóanyagok: 235U, 233U, 239Pu, 241Pu

  • Fertilis anyagok: 238U, 232Pu, 240Pu

  • Általában kerámia (UO2), régebben fém, esetleg karbid (UC)

  • Általában pasztilla

  • Speciális esetek:

    • Golyóágyas reaktor

    • sóolvadék


Komponesek f t elem

Komponesek - Fűtőelem

  • Az atomreaktor legkisebb elszigetelt része

  • Az üzemanyagpasztillák és az őket tartalmazó hermetikusan lezárt fémcső

  • Anyaga manapság cirkónium, régebben acél

  • Összetett követelmények:

    • Neutronabszorbció

    • Mechanikai tuljdonságok

    • Hermetikus zártság


Komponensek moder tor

Komponensek - Moderátor

  • Nagy sűrűségben kis tömegszámú magok

  • A hasadásban keletkező gyors neutronok lelassítása termikus szintre

  • Legyen

    • Jó lassítóképesség

    • Kevés abszorbció

  • Csak termikus reaktorokban

  • Rendszerint H2O, D2O, C, esetleg Be

  • Hűtéséről gondoskodni kell

  • Ne legyen benne abszorbens (Pl. bór)


Komponensek h t k zeg

Komponensek - Hűtőközeg

  • Feladata a szerkezeti elemek, mindenek előtt fűtőelemek hűtése

  • A hő elszállítása további hasznosításhoz

  • Folyadékok: H2O, D2O, folyékony fémek

  • Gázok: CO2, He

  • Elgőzölgéssel (forralóvizes reaktor) vagy anélkül (nyomottvizes)

  • Esetenként azonos a moderátorral


Komponensek h t csatorna

Komponensek - Hűtőcsatorna

  • A fűtőelemek közötti térrész, ahol a hűtőközeg áramlik

  • Lehet zegzugos alakú (golyóágyas reaktor)

  • Ekvivalens csatorna


Komponenesek f t elemk teg

Komponenesek - Fűtőelemköteg

  • Más néven kazetta

  • Fűtőelemek négyzet vagy háromszögrácsban

  • Esetleg körülveszi kazettafal (palást)

  • A legkisebb önálló egységként mozgatható komponens

  • Többnyire néhány száz fűtőelem


Komponensek szab lyoz s

Komponensek - Szabályozás

  • Erős (termikus) neutronabszorbens

  • Feladata

    • Szabályozás

    • Reaktivitástartalék lekötése

  • Formája lehet

    • Mozgatható rúd vagy kazetta

    • Fixen beépített elem (kiégő méreg)

    • Hűtőközegben feloldva (bórsav)


Komponensek in core m szerek

Komponensek – In core műszerek

  • A reaktoron belül elhelyezett mérőberendezések

  • Neutronfluxus SPND-vel (self powered neutron detector)

  • Neutronfluens aktivációs detektorokkal

  • Hőmérséklet termoelemekkel


Komponensek akt v z na

Komponensek – Aktív zóna

  • Az önfenntartó láncreakció megvalósulásának helye

  • Együttesen a

    • Fűtőelemkötegek

    • Moderátor

    • Hűtőközeg

    • Reaktivitáskompenzáló és szabályozóelemek


Komponensek reflektor

Komponensek - Reflektor

  • Az aktív zónát veszi körbe

  • Visszaszórja a kiszökő neutronokat

  • Anyaga: mint a moderátorok

Komponensek – Termikus védelem

  • Az aktív zóna és a reaktortartály között

  • Csökkenti a tartály sugárkárosodását

  • A reflektor is lehet


Komponensek reaktortart ly

Komponensek - Reaktortartály

  • Az aktív zónát és kisegítő elemeit tartalmazza

  • Megfelelő nyomásra tervezett

  • Hűtőközeg ki- és bevezetések

  • Kábelek, csövek tomített átvezetése


N h ny fontos fogalom

Néhány fontos fogalom

  • Aktív alkatrész: reaktoron kívülről irányított vagy működtetett (szelep, szabályozórúd, stb)

  • Passzív alkatrész: funkciójának teljesítéséhez nincsen szükség külső működtetésre (tartályok, csövek, hőcserélők, hasadási tárcsák)

  • Passzív védelem: olyan védelmi mechanizmus, ami csak a passzív alkatrészek működésén és alapvető természeti törvényeken (nyomáskülönbség, természetes cirkuláció, stb) alapszik

  • Inherens biztonság: nem kívánatos jelenség maga váltja ki a lassítására és visszafordítására ható folyamatokat – passzív védelmen alapul


H t s s moder tor

Hűtés és moderátor

Elgőzölögtető

Nyomottvizes

Forrás szerint

Víz

Egyéb

Hűtőközeg

Nyomott tartályos

Nyomott csöves

Nyomás kezelése

  • Különféle moderátorok:

    • könnyűvíz

    • nehézvíz

    • grafit

    • gyorsreaktor


Kapcsol si s m k egyk r s

Kapcsolási sémák - Egykörös

  • A reaktor hűtőközege közvetlenül hajtja a turbinát, pl. a hűtővíz felforr

  • A turbina radiaktívan szennyezett munkaközeget kaphat


Kapcsol si s m k k tk r s

Kapcsolási sémák - Kétkörös

  • A reaktor hűtőközege és a turbina munkaközege elkülönül – csak a hőcserélő a kapcsolat


Kapcsol si s m k m sf lk r s

Kapcsolási sémák - Másfélkörös

  • Hűtővíz felforr

  • Gőzszárítás a különálló gőzdobban

  • Az egykörösnek egy speciális esete


Kapcsol si s m k k tk r s k l n moder tork rrel

Kapcsolási sémák – Kétkörös, külön moderátorkörrel

  • Lényegében azonos a kétkörössel

  • Az elkülönült moderátort is hűteni kell


Kapcsol si s m k h romk r s

Kapcsolási sémák - Háromkörös

  • A reaktor hűtőrendszerét és a hőerőgépet egy újabb kör választja el


Reaktort pusok

Reaktortípusok


F t elemek s f t elemk tegek

Fűtőelemek és fűtőelemkötegek

  • Az atomreaktor legjobban igénybevett komponense

  • Tervezési szempontok

  • Reaktorfizikai szempontból megfelelő geometria, anyagok (abszorbció)

  • Hőátadási, hővezetési és hűtőközegáramlási szempontból megfelelő geometria és anyagválasztás

  • Hermetikusság – mindent benntartani, üzemi, tranziens és üzemzavari szituációkan is

  • Gyártástechnológia

  • Gazdaságosság


F t elemek

Fűtőelemek

  • Manapság már kizárólag henger alakú

    • Régebben síklapok

  • Kerámia pasztillák (UO2)

    • Régebben fém és karbid is volt

  • Burkolat cirkónium

    • Csekély neutronabszorbció

    • Jó mechanikai tulajdonságok

    • Sugárállóság

    • Régebben acél


F t elemek1

Fűtőelemek

  • Pasztillák kb. 1cm x 1cm

  • A hőterheléstől kihasasodnak

    • Homorú felülettel gyártják

  • Hasadási termékek – a „mátrix” megfogja

  • Furat a pasztillában

    • A hasadási gázoknak hely kell

    • Hőtechnikailag hasznos


F t elemek2

Fűtőelemek

LWR

  • Hosszú csőben pasztillák

  • Rugó szorítja le

  • Hermetikus lezárás

  • Profilirozás lehet – a dúsítás axiálisan változik

  • Kiégő mérgek reaktivitáslekötésre – Gd2O3

VVER-440

RBMK


K tegek

Kötegek

  • A fűtőelemek mechanikai összetartása

  • Hőtechnikai, termohidraulikai feltételek

  • Kiégő mérgek elhelyezése

  • Műszerezettség, detektorok elhelyezése

  • Fűtőelemek védelme az esetleges törméléktől, stb.

  • Megfogási lehetőség

  • Állapotellenőrzés, szétszerelhetőség – nagy aktivitásnál is

  • Azonosíthatóság


K tegek bwr

Kötegek - BWR

  • Négy kötegből álló blokkok

  • Közöttük szabályozólemezek

  • Kihúzott szabályozónál a helyén víz – termikus csapda - profilírozás


K tegek bwr1

Kötegek - BWR

  • Siemens

  • Középen vízcsatorna


K tegek pwr

Kötegek - PWR

  • Négyzetes elrendezés

  • Az abszorbensek fésűszerűen nyúlnak be a kazettába – egyes pozíciókban nincsen pálca

  • Nincsen külső burkolat – régebben volt

  • Távtartó rácsok, keverők, törmelékfogók


K tegek pwr1

Kötegek - PWR

  • Siemens

  • Fej leszerelhető

  • Pálcacsere lehetősége

  • Fejlesztés iránya: növelni a kiégetést


K tegek vver 440

Kötegek – VVER-440

  • „Szovjet PWR”

  • Háromszögrács

  • Hatszögletes alak

  • Fésűs abszorbens helyett szabályozó- és követőkazetták

  • Kazettaburkolat – még

  • Törmelékfogó rács nincsen

  • A VVER-1000 a PWR kazettákra hasonlít, de hatszöges


K tegek nyomottcs ves reaktorok

Kötegek – Nyomottcsöves reaktorok

CANDU

RBMK

  • A fűtőelemet közvetlenül körülveszi a nyomástartó cső

  • Célszerű henger alakúnak lennie

  • A moderátor a nyomott csövön kívül van

  • Szorosan elhelyezett pálcák

  • Körkörös elrendezés

  • CANDU

    • moderátor és hűtőközeg gázzal elválasztva

    • a calandria

CANDU


Nyomottvizes reaktor

Nyomottvizes reaktor

  • Két elkülönült hűtőkör

  • A primer körben a hűtővíz nem forr


Hagyom nyos pwr

Hagyományos PWR

  • Felépítés

    • Zónpalást, zónakosár

    • Leszálló akna, Termikus védelem

    • Reaktortartály

  • Víz útja

    • Belépő csőcsonk

    • Leszálló akna

    • Tartályfenék

    • Kazetták

    • Felső keverőtér

    • kilépő csőcsonk


Hagyom nyos pwr1

Hagyományos PWR

  • Szabályozók felülről hajtva

  • Részhosszúságú szabályozórudak

    • Xenonlengés kezelésére

  • Nagy reaktivitástartalék

  • Bórsavas szabályozás

  • Kiégő mérgek


Vver 440

VVER-440

  • Magyarországon is üzemel

  • Reaktortartály magasabb – Követőkazetták

  • Ki- és belépő csőcsonkok egymás felett


Tov bbfejlesztett pwr ek

Továbbfejlesztett PWR-ek

  • A reaktorok teljesítményének növekedése megállt

    • Hálózatszabályozási és gazdasági okokból

  • Új törekvések

  • Biztonság, passzív védelem (Csernobil)

  • Változó terhelésvitel

  • Gazdaságosság

    • Egységesítés

    • Engedélyezés és építés gyorsítása

    • Élettartam növelése

  • A radioaktív hulladékok mennyiségének csökkentése

  • Ember-gép kapcsolat, szakértői rendszerek

  • Az EPR is ilyen (Finnország, Franciaország)


Elg z l gtet reaktorok bwr

Elgőzölögtető reaktorok (BWR)

  • Kisebbségben maradtak a PWR-ek mellett

  • Egykörös séma

  • Léteznek természetes cirkulációs verziók is


Elg z l gtet reaktorok bwr1

Elgőzölögtető reaktorok (BWR)

  • Gőzszárító az aktív zóna felett

  • Szabályozás hajtása az aktív zóna alatt

  • A víz gőztartalma axiálisan változik

    • Moderáltság nem egyenletes

  • Nagy a jelentősége a kiégő mérgeknek – bórsav nem használható


Elg z l gtet reaktorok bwr2

Elgőzölögtető reaktorok (BWR)

  • Recirkulációs kör (30%)

  • Vízsugárszivattyú


Neh zvizes reaktorok

Nehézvizes reaktorok

  • A nehézvíz

    • Drága

    • Lassítóképessége gyengébb

    • Befogási hatáskeresztmetszete kisebb

  • Takarékoskodni,kímélni a szennyezéstől

    • Hőerőgépben nem használják - kétkörös

  • Nagy méretű aktív zóna

  • Természetes uránnal is építhető

  • Nyomott tartályos változat ritka (nagy tartály kell)

  • Nyomott csöves megoldás terjedt el (CANDU)


Candu

CANDU

  • Hűtőközeg és moderátor elválasztva

  • Cirkónium hűőcsövek

    • nagy nyomás – vastag fal

  • Calandriatartály

    • nem visel nyomást

  • Moderátorhoz hűtőrendszer szükséges

  • A csövek felében ellenkező irányú áramlás

    • egyenletesség


Candu1

CANDU

  • Vízszintes aktív zóna

  • Rövid fűtőelemek

    • Gyors cserélhetőség

    • Átrakás üzem közben

    • Csekély reaktivitástartlék

  • Gázréteg a nyomott cső és a moderátor között

  • Csökkenti a hőveszteséget


Candu2

CANDU

  • Üregtényező pozitív

  • Reaktivitástartalék kevés

  • Szabályozórudak vízszintesen

  • Könnyűvíztartalmú csatornák (itt méreg)

  • GdNO3 befecskendező rendszer

  • Rendkívül rugalmas üzemanyaggazdálkodás (dúsítás nélkül, reprocesszált, fegyverplutonium)


Egy b t pusok g zh t ses magnox htgr

Egyéb típusok – Gázhűtéses (Magnox, HTGR)

  • Hűtőközeg CO2 (korrozív) vagy He

  • Grafitmoderátorral vagy anélkül

  • Pebble bed reaktor – jó proliferációs tulajdonságok

  • Tenyésztésre is alkalmas (Th)


Reaktortechnika a z energetikai atomreaktorok szerkezeti fel p t se

RBMK

  • Az egyetlen Urán – Graft – Könnyxűvíz reaktor

  • Csatornás szerkezet

  • Nagyon jó gazdasági adatok

  • Katonai megfontolások

    • Fegyverplutonium gyártására rendkívül alkalmas

  • Biztonsági problémák

    • Pozitív üregtényező

    • Csernobil

    • Nyugaton leállították az ilyen a reaktorokat


Gyorsreaktorok

Gyorsreaktorok

  • Hatékony tenyésztők:

  • ~1.2 tenyésztési tényező

  • Nátriumhűtés

  • Három hűtőkör

  • Technológiailag nagyon bonyolult

  • Többségüket leállították (Nátriumtűz)


  • Login