CANDU Kernereaktor med tungt vand: Sådan virker det

CANDU-atomreaktoren fik navnet, fordi dette design af tunge vandreaktorer blev udviklet i Canada - det står for CANADA Deuterium Uran. Deuterium er det primære element i tungt vand, og uran er det brændstof, der anvendes i denne reaktorklasse.

CANDU Heavy Water Nuclear Reactors Worldwide

Alle Canadas 20 kernereaktorer er af CANDU design. Andre nationer med CANDU-reaktorer omfatter Argentina, Kina, Indien, Sydkorea, Pakistan og Rumænien.

Indien har også 16 "CANDU-derivater" eller generiske tunge vand modererede reaktorer. De 48 CANDU reaktorer og CANDU derivater omfatter næsten 11 procent af reaktorer verden over.

Det anslås, at kraftværker, der bruger CANDU-designet, genererer mere end 23.000 megawatt, ca. 21 procent af den elektricitet, der produceres af nuklear energi. En megawatt er generelt nok til at drive 750 gennemsnitlige boliger.

- 9 -> CANDU-reaktorer adskiller sig fra lysvandreaktorer

Kernereaktorer med kraftigt vand og lette vandkerner adskiller sig i, hvordan de skaber og styrer den komplekse fysik ved atomfission eller atomopdeling, der producerer energien og varme til at skabe damp til at drive generatorer. De atomreaktorer, der anvendes i USA, er alle lette vanddesigner. Flere vigtige forskelle skelner mellem lette vandreaktorer og CANDUs tunge vand modererede design, som omfatter følgende designfunktioner.

Kerne:

Kernen i en CANDU reaktor opbevares i en vandret cylindrisk tank kaldet calandria. Brændstofkanaler løber fra den ene ende af calandrien til den anden. Hver kanal i Calandria har to koncentriske rør. Det ydre rør er calandrierøret, og det indre er trykrøret. Det inderste rør holder brændstoffet og trykket tungt vandkøle. Dette design tillader tankning under drift.

Kernen i en lysvandreaktor er derimod lodret og indeholder lodrette brændselsaggregater, der er bundter af metalrør fyldt med brændstofpellets. Reaktorkernen holdes i et indeslutningskammer.

Brændstof:

I modsætning til andre atomreaktorer designet til at anvende beriget uranbrændstof og let vand som moderator, bruger CANDUs tunge vandreaktorer ikke-beriget, naturligt uranoxid som brændstof og tungt vand som moderator. Moderator:

Moderatoren er materialet i reaktorkernen, der nedsætter neutronerne frigivet fra fission, så de forårsager mere fission og opretholder kædereaktionen. Moderatoren i lette vandreaktorer er almindeligt vand, men CANDUs tunge vandreaktor anvender tungt vand eller deuteriumoxid, som har en kemisk formel af D20. I modsætning til almindeligt vand med sin velkendte kemiske sammensætning af H20 indeholder tungt vand to atomer af deuterium.I modsætning til almindeligt hydrogen, der ikke har nogen neutron og proton i sin mest almindelige form, har deuterium en neutron i centrum.

Kølevæske:

Kølevæske cirkulerer gennem en atomreaktor kerne for at overføre varmen væk fra den og forhindre en nedbrydning, der ville stoppe energiproduktionen. Vands moderator fungerer også som primært kølevæske i lette vandreaktorer. CANDU-reaktoren bruger enten let eller tungt vandkøle.

Sådan fungerer en CANDU-reaktor til at gøre elektricitet

Det tunge vandkølemiddel pumpes gennem reaktorkernens rør i en lukket sløjfe. Rørene indeholder brændselspakker til opsamling af varme genereret fra nuklear fission, der finder sted i kernen. Den tunge vandkølersløjfe passerer gennem dampgeneratorer, hvor varmen fra det tunge vand koger almindeligt vand ind i højtryksdamp. Det tunge vand, der nu er køligere, cirkuleres tilbage til reaktoren, da den lukkede kølecyklus fortsætter.

Højtryksdampen fra dampgeneratoren røres uden for reaktorindeslutningsbygningen for at drive konventionelle turbiner. Disse turbiner kører generatorer for at producere elektricitet, som derefter distribueres til nettet. Atomreaktoren er adskilt fra det udstyr, der bruges til at producere elektricitet.

Dampen, der kommer ud af turbinen, kondenseres tilbage i vand og pumpes tilbage i dampgeneratoren.