原子炉とは：動作とその応用

最初 核 原子炉は爆弾で使用して239Puを生成するように設計されました。その後、これらのリアクトルは次のようなさまざまな目的に使用されます 発電 また、放射性同位元素を生成して熱を供給するために船を推進するためにも使用されます。さまざまな設計で利用できるさまざまなタイプの原子炉があり、これらの原子炉の発電は主に核分裂に依存しています。よく使われる原子炉は、PWR（加圧水型原子炉）、BWR（沸騰水型原子炉）、PHWR（加圧水型原子炉）です。この記事では、原子炉、コンポーネント、およびタイプの概要について説明します。

原子炉とは何ですか？

定義： 原子炉は原子力に欠かせないシステムです 発電所 。それらには、核分裂と呼ばれる方法を使用して熱を発生させる核ドレイン反応が含まれます。発生した熱を利用して、紡績用の蒸気を作ることができます。 タービン 。電気を生成できるように。世界には何百もの商用原子炉があり、90を超える原子炉が米国にあります。したがって、原子力は、信頼性が高く炭素を含まない電力の最大のエネルギー源の1つです。

原子炉はどのように機能しますか？

原子炉の主な機能は核分裂を制御することです。原子炉の動作原理は核分裂であり、それは分裂のために使用される一種の方法です 原子 電気を生成します。原子炉はウランを使用しており、ウランは小さなセラミックペレットに加工され、燃料棒に一緒に積み重ねられます。燃料集合体は、200本を超える燃料棒の束で形成できます。通常、炉心は、電力レベルに基づいてこれらのアセンブリを介して製造できます。

原子炉の容器内では、燃料棒が水中に配置されています。そのため、中性子の速度を低下させながら、冷却剤およびメディエーターのように機能することができます。これらの中性子は、連鎖反応を維持するために核分裂によって生成することができます。

その後、反応速度を低下させるために制御棒を炉心に配置することができます。核分裂過程で発生する熱は、水を蒸気にしてタービンを回転させ、炭素を含まない電気を生成することができます。

コンポーネント

エッセンシャル 原子炉のコンポーネント 主に以下を含みます。原子炉の図を以下に示します。

原子炉のブロック図

• 芯
• リフレクター
• 制御棒
• モデレータ
• クーラント
• タービン
• 封じ込め
• 冷却塔
• シールド

芯

原子炉の炉心には、熱を発生させるための核燃料が含まれています。これには、濃縮度の低い制御システムと構造材料を含むウランが含まれます。コアの形状は、直径5〜15メートルの円柱です。コアには、いくつかの個別の燃料ピンが含まれています。

リフレクター

リフレクターはコアの周りに配置され、コアの表面から溢れ出る中性子の裏側を複製します。

制御棒

原子炉制御棒 重い質量要素で設計されています。これの主な機能は、中性子を吸収することです。反応を継続または停止できるようにします。これらのロッドの主な例は、鉛、カドミウムなどです。
これらのロッドは、主に反応器を始動し、反応を一定レベルに維持し、反応器を停止するために使用されます。

モデレータ

の主な機能 原子炉の減速材 高エネルギーレベルと高速から中性子を減速させることです。中性子が燃料棒に当たる可能性があるように、増加します。

現在使用されている最新の減速材には、主に水H2o、重水D2o、ベリリウム、およびグラファイトが含まれます。モデレーターの特性は、熱の安定性が高い、放射と化学的安定性、非腐食性などです。

クーラント

水、液体ナトリウム、重水、ヘリウムなどのコアを介して燃料からタービンに熱を伝達するために使用される材料は、冷却剤として知られています。クーラントの特性には、主に融点が低く、沸点が高く、毒性がなく、粘度が低く、放射線や化学物質の安定性などがあります。一般的に使用されるクーラントは、Hg、He、Co2、H2oです。

タービン

タービンの主な機能は、冷却装置から電気に熱エネルギーを伝達することです。

封じ込め

封じ込めは原子炉を周囲から分離します。一般的に、これらはドーム型で入手可能であり、高密度の鉄筋コンクリートで設計されています。

冷却塔

これらは、熱力学の法則のために熱エネルギーに変換できない余剰熱を投入するために、一部のタイプの発電所で使用されます。これらの塔は、原子力エネルギーの双曲線のシンボルです。これらの塔は、単に淡水蒸気を生成することができます。

シールド

それは、放射線の影響から働く男性を保護します。核分裂過程では、アルファ、ベータ、ガンマ、高速および低速中性子などの粒子が形成される可能性があります。したがって、それらからの安全性を与えるために、コンクリートまたは鉛の厚い層が原子炉の周りに使用されます。アルファ粒子とベータ粒子は、プラスチックまたは金属の厚い層を使用することで阻止できます。

原子炉の種類

世界中で、さまざまな種類の原子炉が利用可能です。その設計に基づいて、燃料に使用されるさまざまな濃度のウラン、核分裂のプロセスを遅らせるための減速材、および熱伝達への冷却材を使用します。 PWRまたは加圧水型原子炉は最も一般的なタイプの原子炉です。

PWR /加圧水型原子炉

これらのタイプのリアクターは、世界中で最も頻繁に使用されています。モデレーターとクーラントの両方のような通常の水を使用します。この場合、クーラントを急いで急いで蒸気へのフラッシュを止め、プロセス中に維持することができます。強力なポンプがパイプを使用して水を移動し、二次ループで沸騰水から熱を伝達します。結果として生じる蒸気は、タービン発電機を駆動して発電します。

BWR /沸騰水型原子炉

これらの原子炉では、軽戦は冷却材と減速材の両方のように機能します。クーラントは、水を沸騰させるために低圧で取っておかれます。蒸気はタービン発電機に直接供給して発電することができます。

加圧重水炉

これらはCANDU型原子炉としても知られています。これらの原子炉は、世界の原子炉の約12％を占めています。これらは主にすべてのカナダの原子力発電所で使用されています。これらの原子炉は、冷却材と減速材の両方のような重水を使用します。加圧水型原子炉では、冷却材を別のループで通常の水を沸騰させるために使用できるため、燃料として天然ウランを使用します。

ガス冷却炉

これらのリアクトルは英国でのみ使用されています。これらは、マグノックスとAGR（改良型ガス冷却炉）の2つのタイプで利用できます。これらの原子炉は、冷却材のようにCO2を使用し、減速材のようにグラファイトを使用します。マグノックスで使用される燃料は天然ウランですが、AGRでは強化ウランを使用しています。

軽水黒鉛炉

これらのリアクトルはロシアの国で使用されています。したがって、これらの原子炉は、減速材のように冷却材とグラファイトとして通常の水を使用します。沸騰水型原子炉では、冷却材は原子炉全体に供給されるときに沸騰します。生成された蒸気は、タービン発電機に直接供給されます。初期のLWGタイプの原子炉の設計は、セキュリティ特性なしで頻繁に運転されていました。

高速増殖炉

これらの原子炉は、高速中性子を使用して、U238やトリウム232などの物質を核分裂性物質に変えて原子炉に燃料を供給します。このプロセスは、アクセス可能な核燃料資源を強化する能力を持つリサイクルと統合されています。これらの原子炉はロシアで稼働しています。

小型モジュラーリアクター

最新のSMRは、主に経済的に設計されています。これらのリアクトルは、小さな電力網に電力を供給し、おそらく資源産業に熱を供給するために成長しています。これらのリアクターは、需要が増大したときに、より大きなグリッドで使用することもできます。

一部のSMRタイプの原子炉は、完全に地下にあるなど、開発の困難な段階にあり、土地の使用、人員配置、およびセキュリティ要件を削減しています。これらの原子炉のいくつかは、補充せずに最大4年間動作するパッシブ安全システムを含んでいます

他の種類の原子炉には、CANDU、高速ブリーダー、ソリウム、沸騰水、加圧水、プリズム、溶融塩、小型モジュラー、放射性同位元素熱発生器、核融合炉、RBMK、マグノックス、ペブルベッド、超臨界水冷、AES-2006 / VVER-1000、VHTR、HTGR、および研究型原子炉。

原子炉の使用

ザ・ 原子炉の応用 以下のものが含まれます

• これらは、原子力発電所で発電するために使用され、原子力船推進にも使用されます。
• 原子力発電所は、電気エネルギーを生成するために必要なエネルギーを供給します。
• これらは、そうでなければ船のプロペラを駆動して、発電機のシャフトを回転させます。

したがって、これはすべてについてです 原子炉の概要 。同様に、ガス冷却型、高速中性子および軽水型黒鉛、加圧水、沸騰水、加圧重水、高速増殖炉など、世界中で利用できるさまざまな種類の商用原子炉があります。ここにあなたへの質問があります、PHWRで使用される燃料は何ですか？