CANDU jaderný reaktor pro těžkou vodu: Jak funguje

Jaderný reaktor CANDU dostal své jméno, protože tento návrh těžkého vodního reaktoru byl vyvinut v Kanadě - to znamená Kanada deuterium uran. Deuterium je primárním prvkem těžké vody a uranem je palivo používané v této třídě reaktoru.

Jaderné reaktory CANDU pro jadernou reakci na vysoké teploty

Všechny 20 jaderných reaktorů v Kanadě mají design CANDU. Mezi další země s reaktory CANDU patří Argentina, Čína, Indie, Jižní Korea, Pákistán a Rumunsko.

Indie má také 16 "derivátů CANDU" nebo generických reaktorů moderních těžkých vod. 48 reaktorů CANDU a derivátů CANDU tvoří téměř 11 procent reaktorů po celém světě.

Odhaduje se, že elektrárny využívající design CANDU vytvářejí více než 23 000 megawattů, což je asi 21 procent elektrické energie vyrobené jadernou energií. Megawatt je obvykle dostatečný na to, aby mohl napájet 750 domácností střední velikosti.

Jak se reaktory CANDU liší od reaktorů na lehkou vodu

Jaderné reaktory těžké vody a jaderné reaktory lehké vody se liší tím, jak vytvářejí a řídí složitou fyziku jaderného štěpení nebo atomového štěpení, které produkuje energii a tepla vytvářet páru pro pohon generátorů. Jaderné reaktory používané v USA jsou všechny konstrukce lehké vody. Několik hlavních rozdílů rozlišuje mezi reaktory na lehkou vodu a moderním designem těžké vody CANDU, které obsahují následující konstrukční prvky.

Jádro: Jádro reaktoru CANDU je udržováno v horizontální, válcovité nádrži nazývané kalandrii. Palivové kanály probíhají od jednoho konce kalandrie k druhému. Každý kanál v kalandrii má dvě soustředné trubice. Vnější trubice je trubička calandria a vnitřní trubka je tlaková trubice. Vnitřní trubice drží palivo a tlakovou chladicí kapalinu těžké vody.

Tento design umožňuje tankování během provozu.

Naproti tomu jádro lehkého vodního reaktoru je svislé a obsahuje vertikální palivové sestavy, které jsou svazky kovových trubek naplněných palivovými peletami. Jádro reaktoru se uchovává v uzavřené nádobě.

Palivo: Na rozdíl od jiných jaderných reaktorů navržených k využívání obohaceného uranového paliva a lehké vody jako moderátorů používají reaktory těžké vody CANDU jako moderátor nepřímo obohacený přírodní oxid uranu jako palivo a těžkou vodu.

Moderátor: Moderátor je materiál v jádře reaktoru, který zpomaluje uvolňování neutronů z štěpení, což způsobuje další štěpení a udržení řetězové reakce. Moderátor v lehkých vodních reaktorech je obyčejná voda, ale reaktor těžké vody CANDU používá těžkou vodu nebo oxid deuteria, který má chemický vzorec D20.

Na rozdíl od obyčejné vody se známým chemickým složením H20 obsahuje těžká voda dva atomy deuteria.Na rozdíl od obyčejného vodíku, který nemá neutrony a proton v nejběžnější formě, má deuterium ve svém centru neutron.

Chladicí kapalina: Chladicí kapalina cirkuluje jádrem jaderného reaktoru, aby se z něj odváděl teplo a zabránilo se tavení, které by zastavilo výrobu energie. Moderátor vody také funguje jako primární chladivo v reaktorech na lehkou vodu.

Reaktor CANDU používá buď chladicí kapalinu pro lehkou nebo těžkou vodu.

Jak reaktor CANDU funguje na výrobu elektrické energie

Chladicí kapalina těžké vody je čerpána trubkami jádra reaktoru v uzavřené smyčce. Trubky obsahují svazky paliva pro získání tepla generovaného jaderným štěpením probíhajícím v jádře. Chlazení chladicí kapaliny těžké vody prochází parními generátory, kde teplo z těžké vody varí obyčejnou vodu do vysokotlaké páry. Těžká voda, nyní chladnější, je cirkulována zpět do reaktoru, zatímco cyklus chlazení uzavřené smyčky pokračuje.

Vysokotlaká pára z parního generátoru je vedena mimo budovu kontejneru reaktoru pro napájení konvenčních turbín. Tyto turbíny pohánějí generátory k výrobě elektřiny, která je pak distribuována do rozvodné sítě. Jaderný reaktor je oddělen od zařízení používaného k výrobě elektřiny.

Pára vystupující z turbíny je kondenzována zpět do vody a je čerpána zpět do generátoru páry.