Prosimy o wy陰czenie blokowania reklam na tej stronie.

fizyka.org  ::  fizyka.jamnika.pl  ::  mamy 15 lat!

Fizyka
Fizyka
 
Strona g堯wna > Artyku造 - Fizyka > Katastrofa w Czarnobylu > Reaktor energetyczny. Reaktor RBMK.
Reaktor energetyczny. Reaktor RBMK.

Opiszemy kr鏒ko og鏊n budow reaktora j康rowego.
T cz窷 reaktora, w kt鏎ym paliwo j康rowe ulega rozszczepieniu, nazywa si rdzeniem. W reaktorach termicznych (na neutrony termiczne) wa積ym sk豉dnikiem rdzenia jest moderator, kt鏎ego zadaniem jest spowalnianie neutron闚 z rozszczepienia do energii por闚nywalnej ze 鈔edni energi kinetyczn ruchu cieplnego atom闚 o鈔odka. Poza moderatorem i paliwem oraz pomocniczymi elementami konstrukcyjnymi do obszaru rdzenia jest wprowadzone ch這dziwo, kt鏎e odbiera ciep這 wydzielane w paliwie j康rowym. Udzia obj皻o軼iowy ka盥ego ze sk豉dnik闚 rdzenia zale篡 od szeregu parametr闚 j康rowych, termodynamicznych i materia這wych, kt鏎e w spos鏏 nierozdzielny wp造waj na ostateczn konstrukcj reaktora. Niema造 wp造w na konstrukcj reaktora ma stan skupienia materia堯w rdzenia. Paliwo jest stosowane w postaci sta貫j, g堯wnie dwutlenku uranu UO2, rzadziej w postaci czystego metalu. Moderatorem mo瞠 by cia這 sta貫 (grafit), ciecz (woda zwyk豉 H2O lub woda ci篹ka D2O) lub gaz (dwutlenek w璕la, hel). Ch這dziwo, kt鏎e spe軟ia funkcj no郾ika ciep豉, jest z natury rzeczy cia貫m p造nnym, a wi璚 mo瞠 by gazem lub ciecz.

W najbardziej zaawansowanych technicznie reaktorach energetycznych obecnie stosuje si paliwo sta貫, uformowane w tzw. elementy paliwowe, najcz窷ciej o kszta販ie cienkich pr皻闚 lub pastylek umieszczonych w rurach os這nowych (tzw. koszulkach). Materia貫m konstrukcyjnym koszulek jest zwykle stop cyrkonu ze wzgl璠u na jego w豉軼iwo軼i. Tak wykonane elementy paliwowe s umieszczane w poziomych lub cz窷ciej pionowych kana豉ch, utworzonych w sta貫j masie moderatora. Je瞠li np. moderatorem jest ciecz, kt鏎a jednocze郾ie spe軟ia funkcj ch這dziwa, to elementy paliwowe s zanurzone r闚nomiernie w ca貫j obj皻o軼i rdzenia. Poza om闚ionymi elementami reaktora bezpo鈔ednio w obszarze rdzenia dzia豉j elementy wykonawcze uk豉d闚 sterowania i zabezpiecze awaryjnych reaktora. Ponadto ka盥y reaktor jest obudowany os這nami zabezpieczaj帷ymi przed przenikaniem promieniowania jonizuj帷ego do otoczenia dost瘼nego dla obs逝gi.

Rozr騜nia si dwa podstawowe typy (rozwi您ania) konstrukcyjne reaktor闚: zbiornikowy oraz kana這wy. W reaktorze zbiornikowym rdze jest zamkni皻y w grubo軼iennym stalowym zbiorniku, przystosowanym do utrzymywania odpowiednio wysokiego ci郾ienia. W reaktorach kana這wych pod wysokim ci郾ieniem znajduj si jedynie kana造 o niewielkiej 鈔ednicy, zawieraj帷e pojedyncze zespo造 paliwowe. Wiele reaktor闚 obu rodzaj闚 znajduje si obecnie w eksploatacji, chocia obecnie przewa瘸j reaktory zbiornikowe.

Budowane na 鈍iecie reaktory dzieli si r闚nie w zale積o軼i od rodzaju podstawowych materia堯w rdzenia, tj. paliwa j康rowego, moderatora oraz ch這dziwa. Jest to tak zwana klasyfikacja energetyczna. W klasyfikacji energetycznej celowe jest stosowanie podzia逝 reaktor闚 wg czynnik闚 ch這dz帷ych, gdy w豉sno軼i ch這dziw wp造waj na techniczne rozwi您anie obieg闚, wyb鏎 urz康ze wsp馧pracuj帷ych, jak np. wytwornice pary czy turbina, oraz na dyspozycj i warunki bezpiecze雟twa pracy tych urz康ze. Rozr騜nia si wi璚 reaktory lekkowodne ci郾ieniowe (PWR), wrz帷e (BWR) oraz tzw. kana這we (RBMK), reaktory ci篹kowodne (PHWR), reaktory gazowe (GCR).

My om闚imy dok豉dniej typ reaktora, jaki uleg awarii w Czarnobylu w r. 1986.

Lekkowodne reaktory kana這we RBMK (Reaktor Bolszoj Moszcznosti Kanalnyj) z wrz帷 wod i moderatorem grafitowym by造 projektowane i budowane jedynie w Zwi您ku Radzieckim. Prototyp tego reaktora o mocy 5MW zosta zainstalowany w pierwszej na 鈍iecie elektrowni j康rowej w Obni雟ku (Rosja) 27.06.1954 r. Konstrukcja obecnych reaktor闚 RBMK r騜ni si jednak瞠 od reaktora w Obni雟ku tym, i pracuj one w uk豉dzie jednoobiegowym (para jest wytwarzana bezpo鈔ednio w kana豉ch przechodz帷ych przez rdze reaktora), podczas gdy reaktor w Obni雟ku pracowa w uk豉dzie dwuobiegowym. Poni瞠j zostanie opisany reaktor o mocy 1000 MW; takie reaktory zainstalowane by造 m.in., w elektrowni w Czarnobylu na Ukrainie. Rdze reaktora stanowi cylindryczny uk豉d grafitu o 鈔ednicy 12 m, wysoko軼i 7 m, masie oko這 1700 ton; jest zbudowany z 2488 bloczk闚 grafitowych o wymiarach 250 mm x 250 mm x 250 mm z osiowymi otworami na kana造 paliwowe. Ilo嗆 kana堯w paliwowych o 鈔ednicy 88 mm wynosi 1661, w ka盥ym z nich umieszczone s dwa zestawy paliwowe zawieraj帷e po 18 pr皻闚 paliwowych o d逝go軼i 3.65 m. Ca趾owita ilo嗆 paliwa o wzbogaceniu 2% wynosi ok. 190 ton. Z g鏎y oraz z do逝 rdze jest os這ni皻y p造tami stalowymi o grubo軼i 200-250 mm. Ca這嗆, z konieczno軼i ogromna (przyk豉dowo obj皻o嗆 rdzenia reaktora BWR wynosi 75 m3, natomiast reaktora RBMK a 825 m3), jest umieszczona w betonowej komorze o podstawie 21,6 m x 21,6 m i g喚bokiej na 25 m. Uk豉d ch這dzenia jest uk豉dem jednoobiegowym; woda podgrzewana w kana豉ch reaktora tworzy mieszanin parowo-wodn. W separatorach pary nast瘼uje separacja (oddzielenie) wody z mieszaniny parowo-wodnej. Para nasycona o parametrach 284 oC i 7 MPa w ilo軼i 5780 t/h (ton na godzin) jest doprowadzana do 2 turbogenerator闚 o mocy 500MW ka盥y. Skroplon w kondensatorze wod doprowadza si z powrotem do reaktora. Sprawno嗆 elektrowni wynosi 31%.



Reaktory te, uznawane w pocz徠kowym okresie za bezpieczne (Anatolij Aleksandrow, by造 prezes Akademii Nauk ZSRR mawia, i reaktor typu RBMK mo積a nawet postawi na Placu Czerwonym w Moskwie), okaza造 si w ostateczno軼i niebezpieczne. Wynika to st康, i w reaktorze RBMK grafit pracuje w bardzo wysokiej temperaturze (ok. 750 oC), znacznie przekraczaj帷ej jego temperatur zap這nu w powietrzu. Tak wi璚 bliskie s御iedztwo pary wodnej pod ci郾ieniem i gor帷ego grafitu stwarza niebezpiecze雟two reakcji chemicznej prowadz帷ej do wytworzenia tzw. gazu wodnego.

W przypadku rozerwania rury ci郾ieniowej gor帷a para dostaje si do grafitu. Reakcja prowadz帷a do powstania gazu wodnego zachodzi przy temperaturach 1000-1200 oC, a wi璚 niewiele wy窺zych od normalnej temperatury eksploatacyjnej w graficie.

Je郵i w reaktorze dochodzi do utraty ch這dziwa z obiegu pierwotnego, to w miar przekszta販ania si wody w par zachodz w nim dwa niekorzystne procesy. Po pierwsze para jest gorszym ch這dziwem ni woda, a wi璚 paliwo zaczyna si podgrzewa i temperatura ro郾ie. Jednocze郾ie para wodna poch豉nia mniej neutron闚 ni woda, w skutek czego odparowanie wody powoduje w reaktorze RBMK wzrost jego mocy. Ten drugi efekt doprowadza do nag貫go zwi瘯szenia strumienia neutron闚, wzrostu intensywno軼i reakcji rozszczepienia i nag貫go lokalnego przegrzania cz窷ci rdzenia.

Do niew徠pliwych zalet tego typu reaktor闚 nale篡 zaliczy: niski stopie wzbogacenia paliwa (1.8%), mo磧iwo嗆 prze豉dunku paliwa podczas pracy reaktora bez konieczno軼i jego wy陰czania, brak masywnego zbiornika ci郾ieniowego oraz mo磧iwo嗆 konstruowania jednostek praktycznie o nieograniczonej mocy. Jednak istotn cech, z powodu kt鏎ej Zwi您ek Radziecki nie by zainteresowany w transferze technologii tych reaktor闚 do innych pa雟tw, by豉 przede wszystkim mo磧iwo嗆 wytwarzania w nich plutonu do cel闚 wojskowych.

Obecnie pracuje na 鈍iecie 13 reaktor闚 RBMK: 11 w Rosji (4 w Kursku, 3 w Smole雟ku, i 4 w Sanki Petersburgu) oraz 2 na Litwie (Ignalina), a wycofano z eksploatacji 14 reaktor闚 tego typu (dane z grudnia 2002 r.). Nie przewiduje si budowy tego typu reaktor闚, poza doko鎍zeniem jednego reaktora w elektrowni Kursk-5 w Rosji.

O budowie i zasadach dzia豉nia innych rodzaj闚 reaktor闚 oraz og鏊nie o energii j康rowej mo積a poczyta w ksi捫ce Grzegorza Jezierskiego "Energia j康rowa wczoraj i dzi", kt鏎 polecam. Wi璚ej informacji na stronie Wydawnictwa Naukowo-Technicznego.

(na podstawie G. Jezierski - "Energia j康rowa wczoraj i dzi")


 
 Teoria
Wyprowadzenia wzor闚
Zadania fizyczne
Do鈍iadczenia fizyczne
Tablice fizyczne
Biografie fizyk闚
FORUM
 
 skok w dal [0]
Odpowiedzi na pytania [0]
Odpowiedzi na pytania [0]
Roz這瞠nie 豉dunku na tratwie [0]
Prawo stygni璚ia Newtona [0]
 
Serwis "Fizyka Jamnika" u篡wa plik闚 cookies. S to pliki instalowane w urz康zeniach ko鎍owych os鏏 korzystaj帷ych z serwisu, w celu administrowania serwisem, poprawy jako軼i 鈍iadczonych us逝g w tym dostosowania tre軼i serwisu do preferencji u篡tkownika, utrzymania sesji u篡tkownika oraz dla cel闚 statystycznych i targetowania behawioralnego reklamy (dostosowania tre軼i reklamy do Twoich indywidualnych potrzeb). Informujemy, 瞠 istnieje mo磧iwo嗆 okre郵enia przez u篡tkownika serwisu warunk闚 przechowywania lub uzyskiwania dost瘼u do informacji zawartych w plikach cookies za pomoc ustawie przegl康arki lub konfiguracji us逝gi. Szczeg馧owe informacje na ten temat dost瘼ne s u producenta przegl康arki, u dostawcy us逝gi dost瘼u do Internetu oraz w Polityce prywatno軼i.
OK
 
© 2003-2019 Fizyka Jamnika. Online: 65
Wszystkie artyku造 i publikacje znajduj帷e si w portalu Fizyka Jamnika s chronione prawem autorskim
Kopiowanie, publikowanie i rozpowszechnianie materia堯w bez naszej zgody jest zabronione
Obs逝ga informatyczna