Jak fungují kanadské jaderné reaktory pro těžkou vodu CANDU
Jaderný reaktor CANDU dostal své jméno, protože tento návrh reaktoru těžké vody byl vyvinut v Kanadě - to znamená Kanada deuterium uranu. Deuterium je primárním prvkem těžké vody a uranem je palivo používané v této třídě reaktoru.
Jaderné reaktory těžké vody CANDU po celém světě
Všech 20 kanadských jaderných reaktorů má 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 zhruba 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 lehkých vodních reaktorů
Jaderné reaktory na těžkou vodu a jaderné reaktory na lehkou vodu se liší tím, jak vytvářejí a řídí složitou fyziku jaderného štěpení nebo atomového štěpení, které produkuje energii a teplo a vytváří 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 návrh umožňuje plnění paliva 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 určených k použití obohaceného uranového paliva a lehké vody jako moderátorů, reaktory CANDU těžké vody používají jako moderátor neupravený přírodní oxid uranu jako palivo a těžkou vodu.
Moderátor: Moderátor je materiál v jádře reaktoru, který zpomaluje uvolňování neutronů z štěpení, což způsobuje více štěpení a udržuje řetězovou reakci. 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, těžká voda obsahuje dva atomy deuteria. Na rozdíl od obyčejného vodíku, který nemá neutrony a proton v nejběžnější formě, má deuterium ve svém centru neutron.
Chladicí kapalina: Chlazení cirkuluje jádrem jaderného reaktoru, aby se od 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 funguje reaktor CANDU 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, aby přiváděla konvenční turbíny. 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.