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 guaine metalliche strette unite in assiemi. Collocati in un serbatoio d'acciaio riempito con acqua, questi gruppi formano il cuore del reattore. Sono la sede della reazione a catena, che li porta ad alta temperatura. L'acqua del serbatoio si riscalda al contatto (più di 300 ° C). È tenuto sotto pressione, il che gli impedisce di bollire, e circola in un circuito chiuso chiamato circuito primario.

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Circuito secondario: per produrre vapore

L'acqua nel circuito primario trasferisce il suo calore all'acqua che circola in un altro circuito chiuso: il circuito secondario. Questo scambio di calore avviene tramite un generatore di vapore. A contatto con i tubi attraversati dall'acqua nel circuito primario, l'acqua nel circuito secondario a sua volta si riscalda e si trasforma in vapore. Questo vapore gira la turbina, guidando l'alternatore che produce elettricità. Dopo aver attraversato la turbina, il vapore viene raffreddato, trasformato nuovamente in acqua e rispedito al generatore di vapore per un nuovo ciclo.

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

Perché 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 che esce dalla turbina. Per questo, è montato un condensatore, un apparato formato da migliaia di tubi in cui circola acqua fredda prelevata da una fonte esterna: fiume o mare: a contatto con questi tubi, il vapore si condensa per trasformarsi in acqua. Per quanto riguarda l'acqua del condensatore, viene scaricata, leggermente riscaldata, alla fonte da cui proviene. Se il flusso del fiume è troppo basso o se vogliamo limitarne il riscaldamento, utilizziamo torri di raffreddamento o dispositivi di raffreddamento dell'aria. L'acqua riscaldata dal condensatore, distribuita alla base della torre, viene raffreddata dalla corrente d'aria che sale nella torre. Gran parte di questa acqua ritorna al condensatore, una piccola parte evapora nell'atmosfera, causando 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 grandi interruzioni tecnologiche con l'EPR, ma porta solo elementi di progressi significativi. Deve soddisfare gli obiettivi di sicurezza stabiliti dall'autorità di sicurezza francese, dal DSIN e dall'autorità di sicurezza tedesca, con il loro supporto tecnico, l'IPSN (Istituto per la protezione e la sicurezza nucleare) e il GRS, la sua controparte tedesca. . Questo adattamento delle norme di sicurezza comuni incoraggia l'emergere di riferimenti internazionali. Il progetto, al fine di soddisfare le specifiche estese a numerosi elettricisti europei, prevede tre ambizioni:

rispettare gli obiettivi di sicurezza definiti in modo armonizzato a livello internazionale. La sicurezza deve essere notevolmente migliorata 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 combustibile al deuterio-trizio viene iniettata in una camera dove, grazie a un sistema di contenimento, passa allo stato di plasma e brucia. In tal modo, il reattore produce cenere (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, la "prima parete", che, come suggerisce il nome, è il primo elemento materiale incontrato oltre il plasma. L'energia che appare sotto forma di energia cinetica dei neutroni viene, da parte sua, convertita in calore nella copertura tritigenica, un elemento oltre la prima parete, ma tuttavia all'interno della camera del vuoto. La camera del vuoto è il componente che chiude lo spazio in cui avviene la reazione di fusione. La prima parete, il coperchio e la camera del vuoto sono ovviamente raffreddati da un sistema di estrazione del calore. Il calore viene utilizzato per produrre vapore e alimentare una turbina e un generatore di generatore convenzionali.

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

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