מהו כור גרעיני: עבודה ויישומיו

הראשון גַרעִינִי הכור תוכנן לשימוש בפצצות לייצור 239Pu. לאחר מכן, כורים אלה משמשים למטרות שונות כמו ייצור חשמל ומשמש גם בהנעת ספינות לייצור רדיואיזוטופים ואספקת חום. ישנם סוגים שונים של כורים גרעיניים זמינים בעיצובים שונים כאשר ייצור החשמל בכורים אלה תלוי בעיקר בביקוע הגרעיני. הכורים הנפוצים הם PWR (כור מים בלחץ), BWR (כור מים רותחים) & PHWR (כור מים כבדים בלחץ). מאמר זה דן בסקירה כללית של כור גרעיני, רכיבים וסוגים.

מהו כור גרעיני?

הַגדָרָה: הכור הגרעיני הוא מערכת חיונית בגרעין תחנת כוח . הם כוללים תגובות ניקוז גרעיני לייצור חום בשיטה הנקראת ביקוע. החום שנוצר יכול לשמש לייצור קיטור לסיבוב א טוּרבִּינָה . כדי שניתן יהיה לייצר חשמל. בעולם יש מאות כורים מסחריים, מכיוון שמעל 90 כורים נמצאים בארה'ב. אז כוח גרעיני הוא אחד ממקורות האנרגיה הגדולים ביותר לחשמל אמין וללא פחמן.

כיצד עובד כור גרעיני?

תפקידו העיקרי של הכור הגרעיני הוא בקרת ביקוע גרעיני. עקרון העבודה של הכור הגרעיני הוא ביקוע גרעיני והוא סוג אחד של שיטה המשמשת לפיצול אטומים לייצר חשמל. כורים גרעיניים משתמשים באורניום שיעובד לכדורי קרמיקה זעירים ונערמו במשותף למוטות דלק. מכלול דלק יכול להיווצר על ידי חבורה של מעל 200 מוטות דלק. בדרך כלל, ניתן לייצר ליבת כור באמצעות מכלולים אלה בהתבסס על רמת ההספק.

בכלי הכור הגרעיני מוטות הדלק מונחות בתוך המים. כך שהוא יכול להתנהג כמו נוזל קירור כמו גם כמתווך שיסייע תוך הפחתת מהירות הנויטרונים. ניתן לייצר נויטרונים אלה באמצעות ביקוע כדי לשמור על תגובת השרשרת.

לאחר מכן, ניתן להניח מוטות בקרה לליבת הכור להפחתת קצב התגובה. החום שנוצר בתהליך הביקוע יכול להפוך את המים לקיטור כדי לסובב טורבינה לייצור חשמל ללא פחמן.

רכיבים

החיוני רכיבי הכור הגרעיני כוללים בעיקר את הדברים הבאים. תרשים הכור הגרעיני מוצג להלן.

דיאגרמת חסימת הכור הגרעיני

• הליבה
• מַחֲזִירוֹר
• מוטות שליטה
• מַנחֶה
• נוזל קירור
• טוּרבִּינָה
• בלימה
• מגדלי קירור
• מיגון

הליבה

הליבה בכור כוללת דלק גרעיני לייצור החום. הוא כולל אורניום עם פחות מועשר, מערכות בקרה וחומרים מבניים. צורת הליבה היא גליל עגול בקוטר של 5 עד 15 מטר. הליבה כוללת מספר סיכות דלק בודדות.

מַחֲזִירוֹר

רפלקטור מסודר סביב הליבה כדי לשכפל את גב הנויטרונים שעולים על פני השטח של הליבה.

מוטות שליטה

מוטות בקרת כורים גרעיניים מעוצבים עם אלמנטים מסה כבדים. התפקיד העיקרי של זה הוא לספוג את הנויטרונים. כדי שזה יוכל להמשיך או לעצור תגובה. הדוגמאות העיקריות למוטות אלה הן עופרת, קדמיום וכו '.
מוטות אלה משמשים בעיקר להפעלת הכור, לשמור על התגובה ברמה קבועה וכיבוי הכור.

מַנחֶה

הפונקציה העיקרית של מנחה בכור גרעיני זה להאט את הנויטרונים מרמות אנרגיה גבוהות וגם ממהירויות גבוהות. כך שיש סיכוי שהנויטרון יפגע במוטות הדלק יגדל.

המנחים המודרניים המשמשים כיום כוללים בעיקר מים H2o, מים כבדים D2o, בריליום וגרפיט. המאפיינים של המנחה הם יציבות התרמית גבוהה, קרינה ויציבות כימית, לא קורוזיביות וכו '.

נוזל קירור

החומר המשמש להעברת החום מדלק לטורבינה דרך הליבה כמו מים, נתרן נוזלי, מים כבדים, הליום או משהו אחר מכונה נוזל קירור. המאפיין של נוזל קירור כולל בעיקר נקודת התכה נמוכה, נקודת הרתיחה גבוהה, לא רעילות, פחות צמיגות, יציבות הקרינה והכימיקלים וכו '. נוזלי הקירור הנפוצים הם Hg, He, Co2, H2o.

טוּרבִּינָה

תפקידה העיקרי של הטורבינה הוא העברת אנרגיית החום ממכשיר נוזל הקירור לחשמל.

בלימה

הבלימה מפרידה בין הכור הגרעיני לבין הסביבה. בדרך כלל, אלה זמינים בצורת כיפה ומעוצבים עם בטון בצפיפות גבוהה ומחוזק פלדה.

מגדל קירור

אלה משמשים כמה סוגים של תחנות כוח בכדי להעמיד את החום העודף שלא ניתן לשנותו לאנרגיית חום בגלל החוקים התרמודינמיים. מגדלים אלה הם הסמלים ההיפרבולים לאנרגיה גרעינית. מגדלים אלה יכולים ליצור אדי מים מתוקים פשוטים.

מיגון

זה מגן על הגברים העובדים מפני אפקט הקרינה. בתהליך הביקוע ניתן ליצור חלקיקים כמו אלפא, בטא, גמא, נויטרונים מהירים ואיטיים. אז כדי לתת בטיחות מהם, משתמשים בשכבות עבות בטון או עופרת סביב הכור. ניתן לעצור את חלקיקי האלפא והבטא באמצעות שכבות עבות של פלסטיק או מתכות.

סוגי כורים גרעיניים

ברחבי העולם קיימים סוגים שונים של כורים גרעיניים. בהתבסס על תכנונו, הוא משתמש באורניום עם ריכוזים שונים המשמשים לדלק, מנחים לעיכוב תהליך הביקוע ונוזלי קירור להעברת חום. כור ה- PWR או מים בלחץ הוא הסוג הנפוץ ביותר של כור.

PWR / כור מים בלחץ

סוגים אלה של כורים משמשים לרוב ברחבי העולם. הוא משתמש במים רגילים כמו גם מנחה וגם נוזל קירור. בכך ניתן להזדרז את נוזל הקירור להפסיקו מהבהבה לאדים כדי לשמור עליו במהלך התהליך. משאבות חזקות מעבירות את המים באמצעות צינורות, מעבירות את החום ממי רתיחה בלולאה משנית. האדי המתקבל מניע את מחולל הטורבינות לייצר חשמל.

כורי BWR / מים רותחים

בכורים אלה, מלחמה קלה מתרחשת כמו נוזל קירור וגם כמנחה. נוזל הקירור מונח בצד בלחץ נמוך להרתיחת המים. ניתן לספק את האדים ישירות למחוללי הטורבינה כדי לייצר חשמל.

כורי מים כבדים בלחץ

אלה ידועים גם ככורים מסוג CANDU. כורים אלה מסמנים כ- 12% מהכורים הגרעיניים ברחבי העולם. אלה משמשים בעיקר בכל תחנות הגרעין הקנדיות. כורים אלה משתמשים במים כבדים כמו נוזל קירור ומנחה. כדלק הוא משתמש באורניום טבעי מכיוון שבכור מים בלחץ ניתן להשתמש בנוזל הקירור להרתיחת מים רגילים בלולאה אחרת.

כורים מקוררים בגז

כורים אלה משמשים רק בבריטניה. אלה זמינים בשני סוגים, כלומר מגנוקס ו- AGR (כור מתקדם עם קירור גז). כורים אלה משתמשים ב- C02 כמו נוזל הקירור והגרפיט כמו המנחה. הדלק המשמש במגנוקס הוא אורניום טבעי ואילו ב- AGR הוא משתמש באורניום משופר.

כורי גרפיט מים קלים

כורים אלה משמשים במדינה רוסיה. אז כורים אלה משתמשים במים רגילים כנוזל קירור וגרפיט כמו המנחה. בכורי מים רותחים נוזל הקירור רותח כשהוא מספק בכל הכור. הקיטור שנוצר יסופק ישירות לעבר מחוללי טורבינות. עיצובים של כורים מסוג LWG מוקדמים הופעלו לעתים קרובות ללא מאפייני אבטחה.

כורים מגדלים מהירים

כורים אלה משתמשים בנויטרונים מהירים כדי לשנות את החומרים כמו U238 ו- Thorium232 לחומרים בקיעים כדי לתדלק את הכור. תהליך זה מאוחד עם מיחזור, אשר יכולתו לשפר את משאבי הדלק הגרעיני הנגישים. כורים אלה פועלים ברוסיה.

כורים מודולריים קטנים

ה- SMR המודרני תוכנן בעיקר מבחינה כלכלית. כורים אלה צומחים לספק חשמל לרשתות חשמל קטנות וכנראה לספק חום לתעשיות משאבים. כורים אלה יכולים לשמש גם ברשתות גדולות יותר כאשר הביקוש גדל.

כמה כורים מסוג SMR נמצאים בשלבי פיתוח קשים כמו תת קרקעיים לחלוטין, מה שמצמצם את השימוש בדרישות הקרקע, כוח האדם וביטחון. חלק מכורים אלה מכילים מערכות בטיחות פסיביות הפועלות עד 4 שנים ללא מילוי חוזר

כמה סוגים אחרים של כורים הם CANDU, מגדל מהיר, תוריום, מים רותחים, מים בלחץ, פריזמטי, מלח מותך, מודולרים קטנים, גנרטורים תרמיים רדיואיזוטופיים, כורי פיוז'ן, RBMKs, מגנוקס, מיטת חלוקי נחל, מקורר מים סופר קריטי, AES-2006 / כורים מסוג VVER-1000, VHTR, HTGR ו- Research.

שימושים בכור גרעיני

ה יישומים של כור גרעיני כלול את הבאים

• אלה משמשים בתחנות כוח גרעיניות לייצור חשמל ומשמשים גם להנעה ימית גרעינית.
• תחנות כוח גרעיניות מספקות את האנרגיה הנדרשת לייצור אנרגיה חשמלית.
• אלה מניעים את מדחפי הספינות אחרת בכדי להפוך את פירים של גנרטורים חשמליים.

לפיכך, מדובר בסך הכל ב- סקירה של כור גרעיני . באופן דומה, ישנם סוגים שונים של כורים גרעיניים מסחריים הזמינים ברחבי העולם כמו מקורר גז, נייטרון מהיר וגרפיט מים קלים, מים בלחץ, מים רותחים, מים כבדים בלחץ וכור מגדל מהיר. הנה שאלה עבורך, מהו הדלק המשמש ב- PHWR?