1 / 48

Reaktortechnika A z energetikai atomreaktorok szerkezeti felépítése

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.

alisa
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. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. ReaktortechnikaAz energetikai atomreaktorok szerkezeti felépítése

  2. Tartalom • Komponensek – elnevezések • Kapcsolási sémák • Fűtőelemek és fűtőelemkkötegek • Energetikai reaktortípusok • Nyomottvizes reaktorok • Elgőzölögtető reaktorok • Nehézvizes reaktorok • Egyéb reaktortípusok

  3. 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

  4. 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

  5. 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

  6. 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)

  7. 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

  8. Komponensek - Hűtőcsatorna • A fűtőelemek közötti térrész, ahol a hűtőközeg áramlik • Lehet zegzugos alakú (golyóágyas reaktor) • Ekvivalens csatorna

  9. Komponenesek - Fűtőelemköteg • Más néven kazetta • Fűtőelemek négyzet vagy háromszögrácsban • Esetleg körülveszi kazettafal (palást) • A legkisebb önálló egységként mozgatható komponens • Többnyire néhány száz fűtőelem

  10. Komponensek - Szabályozás • Erős (termikus) neutronabszorbens • Feladata • Szabályozás • Reaktivitástartalék lekötése • Formája lehet • Mozgatható rúd vagy kazetta • Fixen beépített elem (kiégő méreg) • Hűtőközegben feloldva (bórsav)

  11. Komponensek – In core műszerek • A reaktoron belül elhelyezett mérőberendezések • Neutronfluxus SPND-vel (self powered neutron detector) • Neutronfluens aktivációs detektorokkal • Hőmérséklet termoelemekkel

  12. Komponensek – Aktív zóna • Az önfenntartó láncreakció megvalósulásának helye • Együttesen a • Fűtőelemkötegek • Moderátor • Hűtőközeg • Reaktivitáskompenzáló és szabályozóelemek

  13. 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

  14. Komponensek - Reaktortartály • Az aktív zónát és kisegítő elemeit tartalmazza • Megfelelő nyomásra tervezett • Hűtőközeg ki- és bevezetések • Kábelek, csövek tomített átvezetése

  15. 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

  16. Hűtés és moderátor Elgőzölögtető Nyomottvizes Forrás szerint Víz Egyéb Hűtőközeg Nyomott tartályos Nyomott csöves Nyomás kezelése • Különféle moderátorok: • könnyűvíz • nehézvíz • grafit • gyorsreaktor

  17. Kapcsolási sémák - Egykörös • A reaktor hűtőközege közvetlenül hajtja a turbinát, pl. a hűtővíz felforr • A turbina radiaktívan szennyezett munkaközeget kaphat

  18. Kapcsolási sémák - Kétkörös • A reaktor hűtőközege és a turbina munkaközege elkülönül – csak a hőcserélő a kapcsolat

  19. Kapcsolási sémák - Másfélkörös • Hűtővíz felforr • Gőzszárítás a különálló gőzdobban • Az egykörösnek egy speciális esete

  20. Kapcsolási sémák – Kétkörös, külön moderátorkörrel • Lényegében azonos a kétkörössel • Az elkülönült moderátort is hűteni kell

  21. Kapcsolási sémák - Háromkörös • A reaktor hűtőrendszerét és a hőerőgépet egy újabb kör választja el

  22. Reaktortípusok

  23. 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

  24. 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

  25. 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

  26. Fűtőelemek LWR • Hosszú csőben pasztillák • Rugó szorítja le • Hermetikus lezárás • Profilirozás lehet – a dúsítás axiálisan változik • Kiégő mérgek reaktivitáslekötésre – Gd2O3 VVER-440 RBMK

  27. 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

  28. Kötegek - BWR • Négy kötegből álló blokkok • Közöttük szabályozólemezek • Kihúzott szabályozónál a helyén víz – termikus csapda - profilírozás

  29. Kötegek - BWR • Siemens • Középen vízcsatorna

  30. Kötegek - PWR • Négyzetes elrendezés • Az abszorbensek fésűszerűen nyúlnak be a kazettába – egyes pozíciókban nincsen pálca • Nincsen külső burkolat – régebben volt • Távtartó rácsok, keverők, törmelékfogók

  31. Kötegek - PWR • Siemens • Fej leszerelhető • Pálcacsere lehetősége • Fejlesztés iránya: növelni a kiégetést

  32. 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

  33. 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

  34. Nyomottvizes reaktor • Két elkülönült hűtőkör • A primer körben a hűtővíz nem forr

  35. Hagyományos PWR • Felépítés • Zónpalást, zónakosár • Leszálló akna, Termikus védelem • Reaktortartály • Víz útja • Belépő csőcsonk • Leszálló akna • Tartályfenék • Kazetták • Felső keverőtér • kilépő csőcsonk

  36. Hagyományos PWR • Szabályozók felülről hajtva • Részhosszúságú szabályozórudak • Xenonlengés kezelésére • Nagy reaktivitástartalék • Bórsavas szabályozás • Kiégő mérgek

  37. VVER-440 • Magyarországon is üzemel • Reaktortartály magasabb – Követőkazetták • Ki- és belépő csőcsonkok egymás felett

  38. 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)

  39. Elgőzölögtető reaktorok (BWR) • Kisebbségben maradtak a PWR-ek mellett • Egykörös séma • Léteznek természetes cirkulációs verziók is

  40. 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

  41. Elgőzölögtető reaktorok (BWR) • Recirkulációs kör (30%) • Vízsugárszivattyú

  42. 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)

  43. 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

  44. CANDU • Vízszintes aktív zóna • Rövid fűtőelemek • Gyors cserélhetőség • Átrakás üzem közben • Csekély reaktivitástartlék • Gázréteg a nyomott cső és a moderátor között • Csökkenti a hőveszteséget

  45. CANDU • Üregtényező pozitív • Reaktivitástartalék kevés • Szabályozórudak vízszintesen • Könnyűvíztartalmú csatornák (itt méreg) • GdNO3 befecskendező rendszer • Rendkívül rugalmas üzemanyaggazdálkodás (dúsítás nélkül, reprocesszált, fegyverplutonium)

  46. Egyéb típusok – Gázhűtéses (Magnox, HTGR) • Hűtőközeg CO2 (korrozív) vagy He • Grafitmoderátorral vagy anélkül • Pebble bed reaktor – jó proliferációs tulajdonságok • Tenyésztésre is alkalmas (Th)

  47. 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

  48. Gyorsreaktorok • Hatékony tenyésztők: • ~1.2 tenyésztési tényező • Nátriumhűtés • Három hűtőkör • Technológiailag nagyon bonyolult • Többségüket leállították (Nátriumtűz)

More Related