La première nucléaire réacteur a été conçu pour être utilisé dans des bombes pour générer 239Pu. Après cela, ces réacteurs sont utilisés à des fins différentes comme production d'électricité et également utilisé dans la propulsion de navires pour générer des radio-isotopes et fournir de la chaleur. Il existe différents types de réacteurs nucléaires disponibles dans différentes conceptions où la production d'électricité dans ces réacteurs dépend principalement de la fission nucléaire. Les réacteurs fréquemment utilisés sont le PWR (Pressurized Water Reactor), le BWR (Boiling Water Reactor) et le PHWR (Pressurized Heavy Water Reactor). Cet article présente une vue d'ensemble d'un réacteur nucléaire, de ses composants et de ses types.
Qu'est-ce qu'un réacteur nucléaire?
Définition: Le réacteur nucléaire est un système essentiel dans un centrale électrique . Ils comprennent des réactions de drain nucléaire pour générer de la chaleur en utilisant une méthode appelée fission. La chaleur qui est générée peut être utilisée pour produire de la vapeur pour filer un turbine . Pour que l'électricité puisse être produite. Dans le monde, il existe des centaines de réacteurs commerciaux, dans la mesure où plus de 90 réacteurs sont situés aux États-Unis. L'énergie nucléaire est donc l'une des plus grandes sources d'énergie pour une électricité fiable et sans carbone.
Comment fonctionne un réacteur nucléaire?
La fonction principale du réacteur nucléaire est de contrôler la fission nucléaire. Le principe de fonctionnement du réacteur nucléaire est la fission nucléaire et c'est un type de méthode utilisée pour diviser le les atomes pour produire de l'électricité. Les réacteurs nucléaires utilisent de l'uranium qui sera transformé en minuscules pastilles de céramique et empilés conjointement en barres de combustible. Un assemblage combustible peut être formé par un groupe de plus de 200 barres de combustible. Habituellement, un cœur de réacteur peut être fabriqué à travers ces assemblages en fonction du niveau de puissance.
Dans la cuve d'un réacteur nucléaire, les barres de combustible sont placées dans l'eau. Pour qu'il puisse agir à la fois comme un fluide caloporteur et comme médiateur pour assister tout en réduisant la vitesse des neutrons. Ces neutrons peuvent être générés par fission pour maintenir la réaction en chaîne.
Après cela, des barres de commande peuvent être placées dans le cœur du réacteur pour réduire la vitesse de réaction. La chaleur générée par le processus de fission peut transformer l'eau en vapeur pour faire tourner une turbine pour produire de l'électricité sans carbone.
Composants
L'essentiel composants du réacteur nucléaire comprennent principalement les éléments suivants. Le diagramme du réacteur nucléaire est présenté ci-dessous.
Schéma fonctionnel du réacteur nucléaire
- Coeur
- Réflecteur
- Barres de commande
- Modérateur
- Liquide de refroidissement
- Turbine
- Endiguement
- Tours de refroidissement
- Blindage
Coeur
Le cœur du réacteur comprend du combustible nucléaire pour générer la chaleur. Il comprend de l'uranium avec des systèmes de contrôle et des matériaux structurels moins enrichis. La forme du noyau est un cylindre circulaire d'un diamètre de 5 à 15 mètres. Le noyau comprend un certain nombre de broches de combustible individuelles.
Réflecteur
Le réflecteur est disposé autour du noyau pour reproduire le dos des neutrons qui débordent de la surface du noyau.
Barres de commande
Barres de commande de réacteur nucléaire sont conçus avec des éléments de masse lourds. La fonction principale de ceci est d'absorber les neutrons. Pour qu'il puisse continuer ou arrêter une réaction. Les principaux exemples de ces barres sont le plomb, le cadmium, etc.
Ces crayons sont principalement utilisés pour démarrer le réacteur, maintenir la réaction à un niveau constant et arrêter le réacteur.
Modérateur
La fonction principale du modérateur dans un réacteur nucléaire est de ralentir les neutrons à partir de niveaux d'énergie élevés ainsi que de vitesses élevées. De sorte qu'il y ait une chance pour que le neutron frappe les barres de combustible sera augmentée.
Les modérateurs modernes utilisés actuellement comprennent principalement l'eau H2o, l'eau lourde D2o, le béryllium et le graphite. Les propriétés du modérateur sont la stabilité thermique élevée, la stabilité au rayonnement et chimique, la non-corrosivité, etc.
Liquide de refroidissement
Le matériau utilisé pour transférer la chaleur du carburant vers une turbine à travers le cœur, comme l'eau, le sodium liquide, l'eau lourde, l'hélium ou autre, est appelé liquide de refroidissement. Les caractéristiques du liquide de refroidissement comprennent principalement le point de fusion est bas, le point d'ébullition est élevé, la non-toxicité, moins de viscosité, la stabilité du rayonnement et des produits chimiques, etc. Les liquides de refroidissement couramment utilisés sont Hg, He, Co2, H2o.
Turbine
La fonction principale de la turbine est de transférer l'énergie thermique du dispositif de refroidissement vers l'électricité.
Endiguement
Le confinement sépare le réacteur nucléaire de l'environnement. Généralement, ils sont disponibles en forme de dôme et conçus avec du béton à haute densité et armé d'acier.
Tour de refroidissement
Ceux-ci sont utilisés par certains types de centrales électriques pour transformer la chaleur excédentaire qui ne peut pas être transformée en énergie thermique en raison des lois thermodynamiques. Ces tours sont les symboles hyperboliques de l'énergie nucléaire. Ces tours peuvent générer simplement de la vapeur d'eau douce.
Blindage
Il protège les ouvriers de l'effet des radiations. Dans le processus de fission, des particules telles que les neutrons alpha, bêta, gamma, rapides et lents peuvent se former. Ainsi, pour assurer leur sécurité, des couches épaisses de béton ou de plomb sont utilisées autour du réacteur. Les particules alpha et bêta peuvent être arrêtées en utilisant des couches épaisses de plastiques ou de métaux.
Types de réacteurs nucléaires
Dans le monde entier, il existe différents types de réacteurs nucléaires disponibles. Sur la base de sa conception, il utilise de l'uranium avec différentes concentrations utilisées pour le carburant, des modérateurs pour retarder le processus de fission et des liquides de refroidissement au transfert de chaleur. Le réacteur REP ou à eau pressurisée est le type de réacteur le plus courant.
PWR / réacteur à eau sous pression
Ces types de réacteurs sont les plus fréquemment utilisés dans le monde. Il utilise de l'eau normale à la fois comme modérateur et comme liquide de refroidissement. En cela, le liquide de refroidissement peut être précipité pour l'empêcher de se transformer en vapeur pour le maintenir pendant le processus. Des pompes puissantes déplacent l'eau à l'aide de tuyaux, transfèrent la chaleur de l'eau bouillante dans une boucle secondaire. La vapeur résultante entraîne le générateur de turbine pour produire de l'électricité.
Réacteurs à eau bouillante / BWR
Dans ces réacteurs, la guerre légère fonctionne à la fois comme un liquide de refroidissement et comme un modérateur. Le liquide de refroidissement est mis de côté à basse pression pour faire bouillir l'eau. La vapeur peut être fournie directement aux turbogénérateurs pour produire de l'électricité.
Réacteurs à eau lourde sous pression
Ceux-ci sont également appelés réacteurs de type CANDU. Ces réacteurs représentent environ 12% des réacteurs nucléaires dans le monde. Ceux-ci sont principalement utilisés dans toutes les centrales nucléaires canadiennes. Ces réacteurs utilisent de l'eau lourde comme liquide de refroidissement et modérateur. Comme combustible, il utilise de l'uranium naturel car, dans un réacteur à eau pressurisée, le liquide de refroidissement peut être utilisé pour faire bouillir de l'eau normale dans une boucle différente.
Réacteurs refroidis au gaz
Ces réacteurs ne sont utilisés qu'au Royaume-Uni. Ceux-ci sont disponibles en deux types à savoir le Magnox et l'AGR (réacteur avancé refroidi par gaz). Ces réacteurs utilisent du C02 comme le liquide de refroidissement et du graphite comme le modérateur. Le combustible utilisé dans le Magnox est de l'uranium naturel alors que, dans l'AGR, il utilise de l'uranium amélioré.
Réacteurs graphite à eau légère
Ces réacteurs sont utilisés dans le pays Russie. Ainsi, ces réacteurs utilisent de l'eau ordinaire comme liquide de refroidissement et du graphite comme le modérateur. Dans les réacteurs à eau bouillante, le liquide de refroidissement bout lorsqu'il alimente tout le réacteur. La vapeur produite sera fournie directement aux turbogénérateurs. Les premiers modèles de réacteurs de type LWG étaient souvent exploités sans caractéristiques de sécurité.
Réacteurs surgénérateurs rapides
Ces réacteurs utilisent des neutrons rapides pour transformer les matériaux comme l'U238 et le Thorium232 en matières fissiles pour alimenter le réacteur. Ce processus est lié au recyclage, qui a la capacité d'améliorer les ressources de combustible nucléaire accessibles. Ces réacteurs fonctionnent en Russie.
Petits réacteurs modulaires
Le SMR moderne est principalement conçu de manière économique. Ces réacteurs se développent pour fournir de l'électricité aux petits réseaux électriques et probablement pour fournir de la chaleur aux industries des ressources. Ces réacteurs peuvent également être utilisés dans des réseaux plus grands lorsque la demande augmente.
Certains réacteurs de type SMR sont à des stades de développement difficiles, comme entièrement souterrains, ce qui réduit l'utilisation des terres, le personnel et les exigences de sécurité. Certains de ces réacteurs contiennent des systèmes de sécurité passifs qui fonctionnent jusqu'à 4 ans sans remplissage
Certains autres types de réacteurs sont CANDU, surgénérateur rapide, thorium, eau bouillante, eau sous pression, prismatique, sel fondu, petit modulaire, générateurs thermiques radio-isotopes, réacteurs à fusion, RBMK, Magnox, lit de galets, supercritique refroidi à l'eau, AES-2006 / Réacteurs de type VVER-1000, VHTR, HTGR et Research.
Utilisations du réacteur nucléaire
Le applications du réacteur nucléaire inclure les éléments suivants
- Ceux-ci sont utilisés dans les centrales nucléaires pour produire de l'électricité et également utilisés dans la propulsion marine nucléaire.
- Les centrales nucléaires fournissent l'énergie nécessaire pour produire de l'énergie électrique.
- Ceux-ci entraînent les hélices des navires autrement pour faire tourner les arbres des générateurs électriques.
Ainsi, il s'agit d'un vue d'ensemble d'un réacteur nucléaire . De même, il existe différents types de réacteurs nucléaires commerciaux disponibles dans le monde entier, tels que le graphite refroidi au gaz, à neutrons rapides et à eau légère, à eau sous pression, à eau bouillante, à eau lourde sous pression et à surgénérateur rapide. Voici une question pour vous, quel est le carburant utilisé dans PHWR?
