reattori nucleari

I diversi tipi di reattori nucleari: principio di funzionamento.

Parole chiave: reattore, nucleare, funzionamento, spiegazione, REP, EPR, ITER, fusione a caldo.

Introduzione

La prima generazione di reattori comprende i reattori sviluppati negli anni 50-70, in particolare, quelli del settore del gas di grafite di uranio naturale (UNGG) in Francia e in Francia "Magnox" nel Regno Unito.

La la seconda generazione (anni 70-90) vede lo spiegamento di reattori ad acqua (il reattori a acqua pressurizzata per la Francia e l'acqua bollente come in Germania e Giappone) che costituiscono oggi oltre il 85% della centrale nucleare nel mondo, ma anche i reattori ad acqua Design russo (VVER 1000) e reattori ad acqua pesante canadesi del tipo Candu.

La terza generazione è pronto per essere costruito, rilevando i reattori di secondo generazione, che si tratti diEPR (Reattore europeo ad acqua pressurizzata) o il reattore SWR 1000 a modelli di acqua bollente proposti da Framatome ANP (filiale di Areva e Siemens), oppure Reattore AP 1000 progettato da Westinghouse.

La quarta generazionele cui prime applicazioni industriali potrebbero l'orizzonte 2040 è in fase di studio.

1) Reattori ad acqua pressurizzata (PWR)

Circuito primario: per estrarre il calore

L'uranio, leggermente "arricchito" nella sua varietà - o "isotopo" - 235, è confezionato sotto forma di piccole palline. Questi sono impilati in condotti metallici a tenuta stagna uniti insieme in gruppi. Posizionati in un serbatoio di acciaio riempito d'acqua, questi gruppi formano il cuore del reattore. Sono la sede della reazione a catena, che li porta ad alta temperatura. L'acqua nel serbatoio si riscalda al contatto (oltre 300 ° C). Viene tenuto sotto pressione, che ne impedisce l'ebollizione, e circola in un circuito chiuso chiamato circuito primario.

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Circuito secondario: per produrre vapore

L'acqua del circuito primario trasmette il proprio calore all'acqua circolante in un altro circuito chiuso: il circuito secondario. Questo scambio termico avviene tramite un generatore di vapore. A contatto con i tubi attraverso i quali passa l'acqua del circuito primario, l'acqua del circuito secondario si riscalda a sua volta e si trasforma in vapore. Questo vapore fa girare la turbina azionando l'alternatore che produce elettricità. Dopo essere passato attraverso la turbina, il vapore viene raffreddato, ritrasformato in acqua e restituito al generatore di vapore per un nuovo ciclo.

Circuito di raffreddamento: per condensare il vapore ed evacuare il calore

Affinché il sistema funzioni continuamente, deve essere raffreddato. Questo è lo scopo di un terzo circuito indipendente dagli altri due, il circuito di raffreddamento. La sua funzione è quella di condensare il vapore in uscita dalla turbina. Per questo viene installato un condensatore, un dispositivo composto da migliaia di tubi in cui circola acqua fredda prelevata da una sorgente esterna: fiume o mare, a contatto con questi tubi il vapore condensa per trasformarsi in acqua. Per quanto riguarda l'acqua del condensatore, viene espulsa, leggermente riscaldata, alla fonte da cui proviene. Se la portata del fiume è troppo bassa, o se vogliamo limitarne il riscaldamento, utilizziamo torri di raffreddamento o refrigeratori d'aria. L'acqua riscaldata proveniente dal condensatore, distribuita alla base della torre, viene raffreddata dal flusso d'aria che sale nella torre. La maggior parte di quest'acqua ritorna al condensatore, una piccola parte evapora nell'atmosfera, provocando questi pennacchi bianchi caratteristici delle centrali nucleari.

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2) Reattore europeo di acqua in pressione EPR

Questo progetto per un nuovo reattore franco-tedesco non presenta alcun importante passo avanti tecnologico rispetto al PWR, porta solo significativi elementi di progresso. Deve soddisfare gli obiettivi di sicurezza fissati dall'Autorità francese per la sicurezza, dal DSIN e dall'Autorità tedesca per la sicurezza, con il loro supporto tecnico dell'IPSN (Istituto per la protezione e la sicurezza nucleare) e il GRS, la sua controparte tedesca. . Questo adeguamento delle norme di sicurezza comuni incoraggia l'emergere di riferimenti internazionali. Il progetto, per poter soddisfare le specifiche estese a diverse utility europee, incorpora tre ambizioni:

- rispettare gli obiettivi di sicurezza definiti in maniera armonizzata a livello internazionale. La sicurezza deve essere notevolmente migliorata sin dalla fase di progettazione, in particolare riducendo la probabilità di fusione del nucleo di un fattore 10, limitando le conseguenze radiologiche degli incidenti e semplificando il funzionamento.

- mantenere la competitività, in particolare aumentando la disponibilità e la durata dei componenti principali

- ridurre gli scarichi e i rifiuti prodotti durante il normale funzionamento e cercare un'elevata capacità di riciclare il plutonio.

leggermente più possente (1600 MW) che i reattori di seconda generazione (da 900 a 1450 MW) beneficeranno anche degli ultimi progressi nella ricerca sulla sicurezza che riducono il rischio di incidenti gravi. In particolare perché i suoi sistemi di sicurezza saranno rafforzati e l'EPR avrà un gigantesco "posacenere". Questo nuovo dispositivo posto sotto il nocciolo del reattore, raffreddato da un approvvigionamento idrico indipendente, eviterà quindi il corio (miscela di combustibile e materiali), formato durante un'ipotetica fusione accidentale del nocciolo di un reattore nucleare, scappare.

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L'EPR avrà anche a migliore efficienza di conversione del calore in elettricità. Sarà più economico con un guadagno di circa 10% sul prezzo di kWh: l'uso di un "core 100% MOX" estrarrà più energia dalla stessa quantità di materiali e ricicli plutonio.

3) Il reattore a fusione termonucleare ITER

La miscela di carburante deuterio-trizio viene iniettata in una camera dove, grazie ad un sistema di contenimento, si trasforma in plasma e brucia. In tal modo, il reattore produce ceneri (atomi di elio) ed energia sotto forma di particelle veloci o radiazioni. L'energia prodotta sotto forma di particelle e radiazioni viene assorbita in un particolare componente, il "primo muro", che, come suggerisce il nome, è il primo elemento materiale incontrato oltre il plasma. L'energia che si manifesta sotto forma di energia cinetica dei neutroni viene, a sua volta, convertita in calore nella coperta di trizio, elemento oltre la prima parete, ma comunque all'interno della camera a vuoto. La camera da vuoto è il componente che chiude lo spazio in cui avviene la reazione di fusione. Prima parete, copertura e camera a vuoto sono ovviamente raffreddate da un sistema di estrazione del calore. Il calore viene utilizzato per produrre vapore e alimentare un gruppo turbina e alternatore convenzionale che produce elettricità.

Fonte : Origine: Ambasciata di Francia in Germania - 4 pagine - 4/11/2004

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