Central nuclear d'Isar, Alemanya

Piscina de combustible nuclear gastat

Turbina d'una central nuclear

Refrigerant

Refrigerant

Un refrigerant en un reactor nuclear és una substància líquida o gasosa que passa a través el nucli del reactor i elimina la calor de la reacció de fissió nuclear.

En els reactors de potència de doble circuit, el refrigerant del reactor entra al generador de vapor, que produeix vapor que impulsa les turbines, i en els reactors d'un sol circuit el refrigerant (vapor o gas) pot servir com a fluid de treball del cicle de la turbina. En investigació (per exemple, ciència de materials) i reactors especials (per exemple, en reactors per a l'acumulació d'isòtops radioactius) el refrigerant només refreda el reactor, la calor resultant no s'utilitza.

S'imposen els següents requisits als refrigerants de calor:

  • Absorció feble de neutrons (en reactors tèrmics) o debilitament d'ells (en reactors ràpids).
  • Resistència química en condicions d'intensa exposició a la radiació.
  • Baixa corrosivitat pel que fa als materials estructurals amb els quals el refrigerant està en contacte.
  • Alt coeficient de transferència de calor.
  • Alt calor específica.
  • Baixa pressió de treball a altes temperatures.

Els reactors de neutrons tèrmics utilitzen aigua (normal i pesada), vapor d'aigua, líquids orgànics, diòxid de carboni com a refrigerant. En reactors nuclears ràpids: metalls líquids (principalment sodi) i també gasos (per exemple, vapor d'aigua, heli). Sovint, el líquid serveix com a refrigerant, que també és un moderador.

Característiques dels refrigerants

Aigua lleugera

Un dels portadors de calor més comuns és l'aigua. L'aigua natural conté una petita quantitat d'aigua pesada (0,017%), diverses impureses i gasos dissolts. La presència d'impureses i gasos fa que l'aigua sigui químicament activa amb els metalls. Per tant, abans d'usar-lo com a portador de calor, l'aigua es purifica de les impureses per destil·lació i es desairea, és a dir, els gasos s'eliminen de l'aigua.

En el primer circuit circula aigua radioactiva. La principal font de radioactivitat de l'aigua són les impureses, l'aparença en l'aigua es deu a la corrosió dels nodes del circuit primari i la contaminació tecnològica per substàncies fissionables en la superfície externa dels elements combustibles. La concentració d'impureses radioactives a l'aigua es redueix per filtració.

Els desavantatges de l'aigua com a refrigerant són el baix punt d'ebullició (100 ° C a una pressió d'1 atm) i l'absorció dels neutrons tèrmics. El primer inconvenient s'elimina en augmentar la pressió en el circuit primari. L'absorció de neutrons tèrmics per l'aigua es compensa amb l'ús de combustible nuclear basat en urani enriquit.

Aigua pesada

L'aigua pesada en les seves propietats químiques i tèrmiques és poc diferent de l'aigua ordinària. Pràcticament no absorbeix els neutrons, el que permet utilitzar urani natural com a combustible nuclear en reactors nuclears amb un moderador d'aigua pesada.

No obstant això, l'aigua pesada encara s'usa poc en la construcció del reactor a causa del seu alt cost.

Metalls líquids

Dels líquids refrigerants metàl·lics, el sodi és el més desenvolupat. Aquest refrigerant és químicament actiu amb la majoria dels metalls a una temperatura relativament baixa, i aquesta activitat de sodi es deu a la barreja d'òxids de sodi. Per tant, el sodi es neteja completament dels òxids, després de la qual cosa no reacciona amb molts metalls (Mo, Zr, acer inoxidable, etc.) a 600-900 ° C.

Líquids orgànics

Dels líquids orgànics provats, alguns dels polifenilos, inclosos el difenil i el trifenilo, van resultar ser els més estables en condicions de temperatures elevades i exposició a la radiació. No obstant això, tot i els avantatges, aquests refrigerants van resultar ser massa inestables a la irradiació de neutrons, per la qual cosa aquests reactors no es van utilitzar industrialment.

Gas

El principal refrigerant del gas és el diòxid de carboni. És econòmic, caracteritzat per una major densitat i capacitat de calor volumètric en comparació amb altres gasos. L'efecte corrosiu del diòxid de carboni en els metalls depèn del contingut d'oxigen.

valoración: 3 - votos 1

Última revisió: 27 de desembre de 2018

Tornar