أنواع مختلفة من المفاعلات النووية: مبدأ العملية.
الكلمات المفتاحية: المفاعل ، النووي ، التشغيل ، التفسير ، REP ، EPR ، ITER ، الذوبان الساخن.
المُقدّمة
يتضمن الجيل الأول من المفاعلات المفاعلات المطورة في سنوات 50-70 ، على وجه الخصوص ، تلك الخاصة بقطاع غرافيت اليورانيوم الطبيعي (UNGG) في فرنسا و "Magnox" في المملكة المتحدة.
La الجيل الثاني (سنوات 70-90) يرى نشر مفاعلات المياه ( مفاعلات ل الماء المضغوط لفرنسا والماء المغلي كما هو الحال في ألمانيا واليابان) التي تشكل اليوم أكثر من 85 ٪ من محطة الطاقة النووية في العالم ، ولكن أيضا مفاعلات المياه من التصميم الروسي (VVER 1000) ومفاعلات الماء الثقيل الكندي من نوع كاندو.
La الجيل الثالث جاهز للبناء ، والاستيلاء على مفاعلات الثانية الجيل ، سواء كان ذلكالجيش الشعبي الثوري (مفاعل الماء المضغوط الأوروبي) أو مفاعل SWR 1000 في نماذج الماء المغلي التي اقترحتها Framatome ANP (شركة تابعة لشركة Areva و Siemens) ، أو مفاعل AP 1000 صممه ويستنجهاوس.
La الجيل الرابعالذي يمكن أن التطبيقات الصناعية الأولى أفق 2040 قيد الدراسة.
1) مفاعلات الماء المضغوط (PWRs)
الدائرة الأولية: لاستخراج الحرارة
يتم تعبئة اليورانيوم ، "المخصب" قليلاً في صنفه - أو "النظير" - 235 ، في شكل كريات صغيرة. هذه مكدسة في مجاري معدنية مانعة لتسرب الماء مرتبطة ببعضها البعض في مجموعات. تشكل هذه التجمعات ، الموضوعة في خزان فولاذي مملوء بالماء ، قلب المفاعل. هم مركز التفاعل المتسلسل ، مما يؤدي بهم إلى ارتفاع درجة الحرارة. يسخن الماء في الخزان عند التلامس (أكثر من 300 درجة مئوية). يتم الاحتفاظ بها تحت الضغط ، مما يمنعها من الغليان ، وتدور في دائرة مغلقة تسمى الدائرة الأولية.
الدائرة الثانوية: لإنتاج البخار
ينقل الماء في الدائرة الأولية حرارته إلى الماء المتداول في دائرة مغلقة أخرى: الدائرة الثانوية. يحدث هذا التبادل الحراري من خلال مولد البخار. عند التلامس مع الأنابيب التي يمر من خلالها الماء من الدائرة الأولية ، ترتفع درجة حرارة الماء من الدائرة الثانوية بدوره ويتحول إلى بخار. يحول هذا البخار التوربين الذي يقود المولد الذي ينتج الكهرباء. بعد المرور عبر التوربين ، يتم تبريد البخار وتحويله مرة أخرى إلى ماء وإعادته إلى مولد البخار لدورة جديدة.
دائرة التبريد: لتكثيف البخار وإخلاء الحرارة
لكي يعمل النظام بشكل مستمر ، يجب تبريده. هذا هو الغرض من الدائرة الثالثة المستقلة عن الدائرتين الأخريين ، دائرة التبريد. وتتمثل وظيفتها في تكثيف البخار الخارج من التوربين. يتم تركيب مكثف لهذا الغرض ، وهو جهاز مكون من آلاف الأنابيب التي يتم فيها أخذ الماء البارد من مصدر خارجي: يدور نهر أو بحر ، وعند التلامس مع هذه الأنابيب ، يتكثف البخار ليتحول إلى ماء. أما ماء المكثف فهو مرفوض ، مسخن قليلاً ، من المصدر الذي يأتي منه. إذا كان تدفق النهر منخفضًا جدًا ، أو إذا أردنا الحد من تسخينه ، فإننا نستخدم أبراج التبريد ، أو مبردات الهواء. يتم تبريد الماء الساخن القادم من المكثف ، الموزع عند قاعدة البرج ، عن طريق تدفق الهواء الذي يرتفع في البرج. يعود معظم هذا الماء إلى المكثف ، ويتبخر جزء صغير منه في الغلاف الجوي ، مما يتسبب في ظهور هذه الأعمدة البيضاء المميزة لمحطات الطاقة النووية.
2) مفاعل الماء المضغوط الأوروبي EPR
لا يمثل هذا المشروع الخاص بالمفاعل الفرنسي الألماني الجديد أي تقدم تكنولوجي كبير مقارنةً بمحطة PWR ، ولكنه يجلب فقط عناصر مهمة للتقدم. يجب أن تفي بأهداف السلامة التي حددتها هيئة السلامة الفرنسية ، و DSIN ، وهيئة السلامة الألمانية ، بدعمهم الفني من IPSN (معهد الحماية والأمان النوويين) ونظيرتها الألمانية GRS. . يشجع هذا التكيف لقواعد السلامة العامة ظهور مراجع دولية. لكي يكون المشروع قادراً على تلبية المواصفات الممتدة إلى العديد من المرافق الأوروبية ، يتضمن ثلاثة طموحات
- الامتثال لأهداف السلامة المحددة بطريقة منسقة على المستوى الدولي. يجب تحسين السلامة بشكل كبير من مرحلة التصميم ، لا سيما عن طريق تقليل احتمالية انصهار النواة بمعامل 10 ، عن طريق الحد من العواقب الإشعاعية للحوادث ، وتبسيط العملية.
- الحفاظ على القدرة التنافسية ، وخاصة عن طريق زيادة توافر المكونات الرئيسية وحياتها
- للحد من التصريفات والنفايات الناتجة أثناء التشغيل العادي ، والسعي إلى قدرة عالية على إعادة تدوير البلوتونيوم.
قليل أقوى (1600 ميجاوات) أن مفاعلات الجيل الثاني (من 900 إلى 1450 MW) ستستفيد EPR أيضًا من أحدث التطورات في أبحاث السلامة مما يقلل من خطر وقوع حادث خطير. والجدير بالذكر أنه سيتم تقوية أنظمتها الأمنية وسيحصل EPR على "منفضة سجائر" عملاقة. هذا الجهاز الجديد الموضوعة تحت قلب المفاعل ، والذي يتم تبريده بواسطة مصدر مياه مستقل ، سيمنع الكوريوم (خليط من الوقود والمواد) ، الذي تم تشكيله خلال اندماج عرضي افتراضي لجوهر مفاعل نووي ، الهرب.
سوف EPR أيضا كفاءة أفضل لتحويل الحرارة إلى كهرباء. سيكون أكثر اقتصادا مع ربح حوالي 10٪ على سعر kWh: استخدام "100٪ MOX أساسي" سوف يستخرج طاقة أكثر من نفس الكمية من المواد وإعادة التدوير البلوتونيوم.
3) مفاعل الاندماج النووي الحراري
يُحقن خليط وقود الديوتيريوم والتريتيوم في حجرة حيث يتحول إلى بلازما ويحترق بفضل نظام الاحتواء. عند القيام بذلك ، ينتج المفاعل الرماد (ذرات الهيليوم) والطاقة على شكل جسيمات سريعة أو إشعاع. يتم امتصاص الطاقة المنتجة في شكل جسيمات وإشعاع في مكون معين ، "الجدار الأول" ، والذي ، كما يوحي الاسم ، هو أول عنصر مادي يتم مواجهته بعد البلازما. الطاقة التي تظهر على شكل طاقة حركية للنيوترونات يتم تحويلها بدورها إلى حرارة في غطاء التريتيوم ، وهو عنصر خارج الجدار الأول ، ولكن مع ذلك داخل حجرة التفريغ. حجرة التفريغ هي المكون الذي يغلق الفراغ الذي يحدث فيه تفاعل الاندماج. من الواضح أن الجدار الأول والغطاء وغرفة التفريغ يتم تبريدها بواسطة نظام استخلاص الحرارة. تُستخدم الحرارة لإنتاج البخار وتشغيل مجموعة التوربينات والمولد التقليدية التي تنتج الكهرباء.
مصدر: الأصل: السفارة الفرنسية في ألمانيا - 4 صفحات - 4/11/2004
قم بتنزيل هذا التقرير مجانًا بتنسيق pdf:
http://www.bulletins-electroniques.com/allemagne/rapports/SMM04_095
