تبلیغات
تبلیغات متنی
محبوبترینها
بارش‌های سیل‌آسا در راه است! آیا خانه شما آماده است؟
بارش‌های سیل‌آسا در راه است! آیا خانه شما آماده است؟
قیمت انواع دستگاه تصفیه آب خانگی در ایران
نمایش جنگ دینامیت شو در تهران [از بیوگرافی میلاد صالح پور تا خرید بلیط]
9 روش جرم گیری ماشین لباسشویی سامسونگ برای از بین بردن بوی بد
ساندویچ پانل: بهترین گزینه برای ساخت و ساز سریع
خرید بیمه، استعلام و مقایسه انواع بیمه درمان ✅?
پروازهای مشهد به دبی چه زمانی ارزان می‌شوند؟
تجربه غذاهای فرانسوی در قلب پاریس بهترین رستوران‌ها و کافه‌ها
دلایل زنگ زدن فلزات و روش های جلوگیری از آن
خرید بلیط چارتر هواپیمایی ماهان _ ماهان گشت
صفحه اول
آرشیو مطالب
ورود/عضویت
هواشناسی
قیمت طلا سکه و ارز
قیمت خودرو
مطالب در سایت شما
تبادل لینک
ارتباط با ما
مطالب سایت سرگرمی سبک زندگی سینما و تلویزیون فرهنگ و هنر پزشکی و سلامت اجتماع و خانواده تصویری دین و اندیشه ورزش اقتصادی سیاسی حوادث علم و فناوری سایتهای دانلود گوناگون
مطالب سایت سرگرمی سبک زندگی سینما و تلویزیون فرهنگ و هنر پزشکی و سلامت اجتماع و خانواده تصویری دین و اندیشه ورزش اقتصادی سیاسی حوادث علم و فناوری سایتهای دانلود گوناگون
آمار وبسایت
تعداد کل بازدیدها :
1836686430
با انواع راکتورهای هسته ای بیش تر آشنا شوید
واضح آرشیو وب فارسی:تیک: پس از آن که در آذرماه امسال کشورهای جهان در نشست پاریس به یک توافق تاریخی بر سر کاهش تولید گازهای گلخانه یی و پایین آوردن میزان استفاده از سوخت های فسیلی دست یافتند، استفاده از انرژی هسته ای به عنوان یک منبع پاک و ارزان تولید انرژی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفت.اما تکنولوژی تولید انرژی هسته ای در راکتورها در طول سال های گذشته به سرعت تغییر کرده و در حال حاضر راکتورهای هسته ای با توان بالاتر و هم چنین ایمن تر از گذشته در حال ساخت هستند. به گزارش ایسنا، در این گزارش به معرفی انواع راکتورهای هسته ای موجود در جهان پرداخته و برخی تفاوت های آن ها با یکدیگر را برشمرده است. انواع راکتورهای گرمایی در راکتورهای گرمایی علاوه برکند کننده فعالیت، سوخت هسته ای (ایزوتوپ قابل شکافت القایی)، مخزن بخار و لوله های منتقل کننده آن، دیواره های حفاظتی و تجهیزات کنترل و مشاهده سیستم راکتور نیز وجود دارند. البته بسته به این که این راکتورها از کانال های سوخت فشرده شده، مخزن بزرگ بخار یا خنک کننده گازی استفاده کنند، می توان آن ها را به سه دسته تقسیم کرد. الف - کانال های تحت فشار در راکتورهای RBMK و CANDU استفاده می شوند و می توان آن ها را در حال کارکردن راکتور، سوخت رسانی کرد. ب - مخزن بخار پرفشار داغ، رایج ترین نوع راکتور است و در اغلب نیروگاه های هسته ای و راکتورهای وسایل دریایی (کشتی، ناوهواپیمابر یا زیردریایی) از آن استفاده می شود. این مخزن می تواند به عنوان لایه حفاظتی نیز عمل کند. ج - خنک سازی گازی: در این راکتورها به جای آب، از یک سیال گازی شکل برای خنک کردن راکتور استفاده می شود. این گاز در یک چرخه گرمایی با منبع حرارتی راکتور قرار می گیرد و معمولاً از هلیوم برای آن استفاده می شود، هر چند که نیتروژن و دی اکسید کربن نیز در آن کاربرد دارند. در برخی راکتورهای جدید، راکتور به قدری گرما تولید می کند که گاز خنک کن می تواند مستقیما یک توربین گازی را بچرخاند، در حالی که در طراحی های قدیمی تر گاز خنک کن را به یک مبدل حرارتی می فرستادند تا در یک چرخه دیگر، آب را به بخار تبدیل کند و بخار داغ، یک توربین بخار را بگرداند. بقیه اجزای نیروگاه هسته ای غیر از راکتور که منبع گرمایی است، تفاوت اندکی بین نیروگاه هسته ای و یک نیروگاه حرارتی تولید برق با سوخت فسیلی وجود دارد. مخزن بخار تحت فشار معمولا درون یک ساختمان بتونی تعبیه می شود که این ساختمان به عنوان یک سد حفاظتی در برابر تابش رادیواکتیو عمل می کند. این ساختمان هم درون یک مخزن بزرگ تر فولادی قرار می گیرد. هسته راکتور و تجهیزات مرتبط با آن درون این مخزن فولادی قرار گرفته اند. وظیفه این مخزن فولادی، جلوگیری از نشت هر گونه گاز یا مایع رادیواکتیو از درون سیال است. در نهایت این مخزن فولادی هم به وسیله یک ساختمان بتونی خارجی محافظت می شود. این ساختمان به قدری محکم است که در برابر اصابت یک هواپیمای جت مسافربری (مشابه حادثه یازده سپتامبر) هم تخریب نمی شود. وجود این ساختمان حفاظتی دوم برای جلوگیری از انتشار مواد رادیواکتیو در اثر هرگونه نشت از حفاظ اول ضروری است. در حادثه انفجار چرنوبیل، فقط یک ساختمان حفاظتی وجود داشت و همان موجب شد مواد رادیواکتیو در سطح اروپا پخش شود. انواع راکتورهای گرمایی الف - کندسازی با آب سبک: a- راکتور آب تحت فشار Pressurized Water Reactor به اختصار PWR b- رکتور آب جوشان Boiling Water Reactor به اختصار BWR c- راکتور D2G ب- کندسازی با گرافیت: a- ماگنوس Magnox b- راکتور پیشرفته با خنک کنندی گازی Advanced Gas-Coaled Reactor به اختصار AGR c- راکتور RBMK d- راکتور PBMR ج - کند کنندگی با آب سنگین: a - راکتور SGHWR b - راکتور CANDU راکتور آب تحت فشار، PWR راکتور PWR یکی از رایج ترین راکتورهای هسته ای است که از آب معمولی هم به عنوان کند کننده نوترون ها و هم به عنوان خنک کننده استفاده می کند. در یک PWR، مدار خنک اولیه از آب تحت فشار استفاده می کند. آب تحت فشار، در دمایی بالاتر از آب معمولی به جوش می آید، از این رو چرخه خنک ساز اولیه را به گونه ای طراحی می کنند که آب با وجود آن که دمایی بسیار بالا دارد، جوش نیاید و به بخار تبدیل نشود. این آب داغ و تحت فشار در یک مبدل حرارتی، گرما را به چرخه دوم منتقل می کند که یک نوع چرخه بخار است و از آب معمولی استفاده می کند. در این چرخه آب جوش می آید و بخار داغ تشکیل می شود، بخار داغ یک توربین بخار را می چرخاند، توربین هم یک ژنراتور و در نهایت ژنراتور، انرژی الکتریکی تولید می کند. راکتور آب تحت فشار PWR به دلیل دارا بودن چرخه ثانویه با BWR تفاوت دارد. از گرمای تولیدی در PWR به عنوان سیستم گرم کننده در نواحی قطبی نیز استفاده شده است. این نوع راکتور، رایج ترین نوع راکتورهای هسته ای است و در حال حاضر، بیش از 230 عدد از آن ها در نیروگاه های هسته ای تولید برق و صدها راکتور دیگر برای تأمین انرژی تجهیزات دریایی مورد استفاده قرار می گیرند. خنک کننده همان طور که می دانید، برخورد نوترون ها با سوخت هسته ای درون میله های سوخت، موجب شکافت هسته اتم ها می شود و این فرآیند هم به نوبه خود، گرما و نوترون های بیش تری آزاد می کند. اگر این حرارت آزاد شده منتقل نشود، ممکن است میله های سوخت ذوب شوند و ساختار کنترلی راکتور از بین برود (و البته خطرهای مرگ آوری که به دنبال آن روی می دهند). در PWR، میله های سوخت به صورت یک دسته در ساختاری ترسیمی قرار گرفته اند و آب از کف راکتور به بالا جریان پیدا می کند. آب از میان این میله های سوخت عبور می کند و به شدت گرم می شود، به طوری که به دمای 325 درجه سانتی گراد می رسد. در مبدل حرارتی، این آب داغ موجب داغ شدن آب در چرخه دوم می شود و بخاری با دمای 270 درجه سانتی گراد تولید می کند تا توربین را بچرخاند. کند کننده نوترون های حاصل از یک شکافت هسته ای بیش از آن حدی گرمند که بتوانند یک واکنش شکافت هسته ای را آغاز کنند. دمای آن ها را باید کاهش داد تا با محیط اطراف خود به تعادل گرمایی برسند. محیط اطراف نوترون ها (قلب راکتور) دمایی در حدود 450 درجه سانتی گراد دارد. در یک PWR، نوترون ها در پی برخورد با مولکول های آب خنک ساز، انرژی جنبشی خود را از دست می دهند؛ به طوری که پس از 8 تا 10 برخورد (البته به طور متوسط) با محیط هم دما می شوند. در این حالت، احتمال جذب نوترون ها از سوی هسته U-235 بسیار زیاد است و در صورت جذب، بالافاصله هسته U-236 جدید دچار شکافت می شود. مکانیسم حساسی که هر راکتور هسته ای را کنترل می کند، سرعت آزادسازی نوترون ها در طول یک فرآیند شکافت است به طور متوسط از هر شکافت، دو نوترون و مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. نوترون های آزاد شده اگر با هسته U-235 دیگری برخورد کنند، شکافت دیگری را سبب می شوند و در نهایت یک واکنش زنجیره ای روی می دهد. اگر تمام این نوترون ها در یک لحظه آزاد شوند، تعدادشان به قدری زیاد می شود که باعث ذوب شدن راکتور خواهد شد. (تعداد ذرات پر انرژی، دمای یک سیستم را تعیین می کند. معادله بوتنرمن، این ارتباط را توصیف می کند) خوشبختانه برخی از این نوترون ها پس از یک بازه زمانی نه چندان کوتاه (حدود یک دقیقه) تولید می شوند و سبب می شوند دیگر عوامل کنترل کننده از این تاخیر زمانی استفاده کرده، اثر خود را داشته باشند. یکی از مزیت های استفاه از آب در PWR، این است که اثر کندسازی آب با افزایش دما کاهش می یابد. در حالت عادی، آب در فشار 150 برابر فشار یک اتمسفر قرار دارد (حدود 15 مگا پاسکال) و در قلب راکتور به دمای 325 درجه سانتی گراد می رسد. درست است که آب با فشار پانزده مگا پاکسال در این دما جوش نمی آید، ولی به شدت از خاصیت کند کنندگی اش کاسته می شود، بنابراین آهنگ واکنش شکافت هسته ای کاهش می یابد، حرارت کم تری تولید می شود و دما پایین می آید. دما که کاهش یابد، توان راکتور افزایش می یابد و دما که افزایش یابد توان راکتور کاهش می یابد؛ پس خود سیستم PWR دارای یک سیستم خود تعادلی در راکتور است و تضمین می کند توان راکتور در کم ترین میزان مورد نیاز برای تأمین گرمای سیستم بخار ثانویه است. در اغلب راکتورهای PWR، توان راکتور را در دوره فعالیت معمولی با تغییرات غلظت بورون (در شکل اسید بوریک) در چرخه خنک کننده اولیه کنترل اولیه کنترل می کنند. سرعت جریان خنک کننده اول در راکتورهای PWR معمولی ثابت است. بورون یک جذب کننده قوی نوترون است و با افزایش یا کاهش غلظت آن، می توان شدت فعالیت راکتور را کاهش یا افزایش داد. برای این کار، یک سیستم کنترلی پیچیده شامل پمپ های فشار بالا که آب را در فشار 15 مگا پاسکال از چرخه خارج می کند، تجهیزات تغییر غلظت اسید بوریک و تزریق مجدد آب به چرخه خنک ساز مورد نیاز است. یکی از اشکال های راکتورهای شکافت این است که حتی پس از توقف واکنش شکافت، هنوز هم واپاشی های رادیواکتیوی انجام می شود و حرارت زیادی آزاد می شود که می تواند راکتور را ذوب کند. البته سیستم های حفاظتی و پشتیبانی متعددی برای جلوگیری از این واقعه وجود دارند، با این حال ممکن است در اثر پیچیدگی های این سیستم، برهمکنش های پیش بینی نشده یا خطاهای عملیاتی مرگ آفرینی در شرایط اضطراری روی دهند. در نهایت، هر راکتور با یک حفاظ ساختمانی بتونی احاطه شده است که آخرین سد در برابر تشعشعات رادیواکتیو است. راکتور آب جوشان، BWR در راکتور آب جوشان، از آب سبک استفاده می شود. آب سبک، آبی است که در آن فقط هیدروژن معمولی وجود دارد. BWR اختلاف زیادی با راکتور آب تحت فشار ندارد، غیر از این که در BWR فقط یک چرخه خنک کننده وجود دارد و آب مستقیما در قلب راکتور به جوش می آید. فشار آب در BWR کم تر از PWR است، به طوری که در بیش ترین مقدار به 75 برابر فشار جو می رسد (5.7 مگا پاسکال) و بدین ترتیب آب در دمای 285 درجه سانتی گراد به جوش می آید. راکتور آب جوشان راکتور BWR به شکلی طراحی شده اند که بین 12 تا 15 درصد آب درون قلب راکتور به شکل بخار در قسمت بالای آن قرار می گیرد. بدین ترتیب عملکرد بخش بالایی و پایینی هسته راکتور با هم تفاوت دارند. در بخش بالایی قلب راکتور، کندسازی کم تری صورت می گیرد و در نتیجه بخش بالایی گرم تر است. در حالت کلی دو مکانیسم برای کنترل BWR وجود دارد: استفاده از میله های کنترل و تغییر جریان آب درون راکتور. الف - بالا بردن یا پایین آوردن میله های کنترل، روش معمولی کنترل توان راکتور در حالت راه اندازی راکتور تا رسیدن به 70 درصد حداکثر توان است. میله های کنترل حاوی مواد جذب کننده نوترون هستند؛ در نتیجه پایین آوردن آن ها موجب افزایش جذب نوترون در میله ها، کاهش جذب نوترون در سوخت و در نهایت کاهش آهنگ شکافت هسته ای و پایین آمدن توان راکتور می شود. بالا بردن میله های سوخت دقیقاً نتیجه معکوس می دهد. ب - تغییرات جریان آب درون راکتور، زمانی برای کنترل راکتور مورد استفاده قرار می گیرد که راکتور بین 70 تا 100 درصد توان خود کار می کند. اگر جریان آب درون راکتور افزایش یابد، حباب های بخار در حال جوش سریع تر از قلب راکتور خارج می شوند و آب درون قلب راکتور بیش تر می شود. افزایش مقدار آب به معنی افزایش کندسازی نوترون و جذب بیش تر نوترون ها از سوی سوخت است و این یعنی افزایش توان راکتور. با کاهش جریان آب درون راکتور، حباب ها بیش تر در راکتور باقی می مانند، سطح آب کاهش می یابد و به دنبال آن کندسازی نوترون ها و جذب نوترون هم کاهش می یابد و در نهایت توان راکتور کاهش می یابد. بخار تولید شده در قلب راکتور از شیرهای جدا کننده بخار و صفحات خشک کن (برای جذب هر گونه قطرات آب داغ) عبور می کند و مستقیماً به سمت توربین های بخار که بخشی از مدار راکتور محسوب می شوند، می رود. آب اطراف راکتور همواره در معرض تابش و آلودگی رادیواکتیو است و از آنجا که توربین هم در تماس مستقیم با این آب است، باید پوشش حفاظتی داشته باشد. اغلب آلودگی های درون آب عمر کوتاهی دارند (مانند N16 که بخش اعظم آلودگی های آب را تشکیل می دهد و نیمه عمرش تنها 7 ثانیه است)، بنابراین مدت کوتاهی پس از خاموش شدن راکتور می توان به قسمت توربین وارد شد. در راکتور BWR، افزایش نسبت بخار آب به آب مایع درون راکتور موجب کاهش گرمای خروجی می شود. با این حال، یک افزایش ناگهانی در فشار بخار، سبب بروز یک کاهش ناگهانی در نسبت بخار به آب مایع درون راکتور می شود که خود، سبب افزایش توان خروجی می شود. این شرایط و دیگر حالت های خطرساز، موجب شده است از سیستم کنترلی اسید بوریک (بورون) نیز استفاده شود، بدین شکل که در سیستم پشتیبان خاموش کننده اضطراری، محلول اسید بوریک با غلظت بالا به چرخه خنک کننده تزریق می شود. مشکل این سیستم آن است که اسید بوریک، یک خورنده قوی است و معمولا در PWR سبب می شود تلفات ناشی از خوردگی قابل توجه باشد. راکتور D2G راکتور هسته ای D2G را می توان در تمام ناوهای دریایی ایالات متحده پیدا کرد. D2G مخفف عبارت زیراست: D- راکتور ناو جنگی Destroyer-sized reactor 2- نسل دوم Second Geneation G- ساخت جنرال الکتریک General - Electric built بدین ترتیب، D2G را می توان مخفف این عبارت دانست: راکتور هسته ای نسل دوم ویژه ناوهای جنگی ساخت جنرال الکتریک. این راکتور برای تولید حداکثر 150 مگا وات انرژی الکتریکی و عمر مفید 15 سال مصرف معمولی طراحی شده است. در این نوع از راکتورها، برای هر مخزن بخار دو راکتور وجود دارد و طوری طراحی شده که بتوان هر دو اتاق توربین را با یک راکتور به راه انداخت. اگر هر دو راکتور فعال باشند، ناو به سرعت 32 گره می رسد. اگر یک راکتور فعال باشد و توربین ها متصل به هم باشند، سرعت ناو به 25 تا 27 گره خواهد رسید و اگر فقط یک راکتور فعال باشد ولی توربین ها جدا باشند، سرعت فقط 15 گره خواهد بود. راکتور آب سنگین (Heavy-Water Reactor) معروف به راکتورهای HWR از انواع راکتور هسته ای صنعتی نوین در نیروگاه های هسته ای در جهان است که از انرژی هسته ای ستفاده می کند. این راکتورها با آب سنگین کار می کنند، از آب سنگین به عنوان کند کننده نوترون و خنک کاری استفاده می شود. راکتورهای آب سنگین می توانند از اورانیوم معمولی یا غنی نشده هم استفاده کند، به همین دلیل تولید آب سنگین به بحث های مربوط به جلوگیری از توسعه سلاح های هسته ای مربوط است. تولید این راکتورها از جنگ جهانی دوم آغاز و غالبا توسط کشور کانادا ساخته شده است. معروف ترین این راکتورها، راکتور کندو نام دارد. دو نوع راکتور HWR امروزه در جهان مورد استفاده است: • راکتور آب سنگین فشرده راکتور کندو • راکتور کندو راکتورهای هسته ای طبیعی در طبیعت هم می توان مکان هایی را شبیه راکتور هسته ای پیدا کرد، البته به شرطی که تمام عوامل مورد نیاز به طور طبیعی در کنار هم قرار گرفته باشند. تنها نمونه شناخته شده یک راکتور هسته ای طبیعی دو میلیارد سال پیش در منطقه اوکلو در کشور گابن (قاره آفریقا) فعالیتش را آغاز کرده است. البته دیگر چنین راکتورهایی روی زمین شکل نمی گیرند، زیرا واپاشی رادیواکتیو این مواد (به خصوص U-235) در این زمان طولانی 5.4 میلیارد ساله (سن زمین)، فراوانی U-235 را در منابع طبیعی این راکتورها بسیار کاهش داده است، به طوری که مقدار آن به پایین تر از حد مورد نیاز آغاز یک واکنش زنجیره ای رسیده است. این راکتورهای طبیعی زمانی شکل گرفتند که معادن غنی از اورانیوم به تدریج از آب زیرزمینی یا سطحی پر شدند. این آب به صورت کند کننده عمل کرد و واکنش های زنجیره ای شدیدی به وقوع پیوست. با افزایش دما، آب کند کننده بخار می شد و راکتور خاموش شد. پس از مدتی، این بخارها به مایع تبدیل می شدند و دوباره راکتور به راه می افتاد. این سیستم خودکار و بسته، یک راکتور را کنترل می کرد و برای صدها هزار سال، این راکتور را فعال نگاه می داشت. مطالعه و بررسی این راکتورهای هسته ای طبیعی بسیار ارزشمند است، زیرا می تواند به تحلیل چگونگی حرکت مواد رادیواکتیو در پوسته زمین کمک کند. اگر زمین شناسان بتوانند این حرکت ها را شناسایی کنند، می توانند راه حل های جدیدی برای دفن زباله های هسته ای پیدا کنند تا روزی این ضایعات خطرناک به منابع آب سطح زمین نشت نکنند و فاجعه ای بشری به بار نیاورند. منابع: 1 - world nuclear association 2 - world nuclear news
یکشنبه ، ۲۰دی۱۳۹۴
[مشاهده متن کامل خبر]
این صفحه را در گوگل محبوب کنید
[ارسال شده از: تیک]
[مشاهده در: www.tik.ir]
[تعداد بازديد از اين مطلب: 29]
-
گوناگون
پربازدیدترینها