كيف تعمل مفاعلات CANDU النووية الثقيلة في كندا
وقد حصل المفاعل النووي التابع لـ CANDU على اسمه لأن تصميم مفاعل الماء الثقيل هذا قد تم تطويره في كندا - فهو يمثل Canada Deuterium Uranium. الديوتريوم هو العنصر الأساسي في الماء الثقيل ، واليورانيوم هو الوقود المستخدم في طبقة المفاعل هذه.
مفاعلات CANDU النووية للمياه الثقيلة في جميع أنحاء العالم
جميع المفاعلات النووية العشرين في كندا هي من تصميم CANDU. الدول الأخرى مع مفاعلات CANDU تشمل الأرجنتين ، الصين ، الهند ، كوريا الجنوبية ، باكستان ، ورومانيا.
لدى الهند أيضًا 16 "مشتقات CANDU" أو مفاعلات عامة تعمل بالماء الثقيل. تضم مفاعلات CANDU الـ 48 ومشتقات CANDU ما يقرب من 11 بالمائة من المفاعلات في جميع أنحاء العالم.
وتشير التقديرات إلى أن محطات توليد الكهرباء التي تستخدم تصميم CANDU تولد أكثر من 23000 ميجاوات ، أي حوالي 21٪ من الكهرباء التي تنتجها الطاقة النووية. إن ما يكفي من الطاقة الكهربية عمومًا هو تزويد 750 منزلاً متوسط الحجم بالطاقة.
كيف تختلف مفاعلات CANDU عن مفاعلات الماء الخفيف
تختلف المفاعلات النووية التي تعمل بالماء الثقيل والمفاعلات النووية التي تعمل بالماء الخفيف في كيفية إنشاء وإدارة الفيزياء المعقدة للانشطار النووي أو تقسيم الذرة التي تنتج الطاقة والحرارة لتوليد البخار لتشغيل المولدات. المفاعلات النووية المستخدمة في الولايات المتحدة هي كل تصاميم الماء الخفيف. تميز العديد من الاختلافات الرئيسية بين مفاعلات الماء الخفيف وتصميم CANDU الثقيل الخاضع للإشراف ، والذي يتضمن ميزات التصميم التالية.
القلب : يتم الاحتفاظ ببنية مفاعل CANDU في خزان أفقي أسطواني يسمى كالاندريا. تمتد قنوات الوقود من أحد طرفي الكالاندريا إلى الآخر. كل قناة داخل calandria لديها اثنين من أنابيب متحدة المركز. الأنبوب الخارجي هو أنبوب كالاندريا والجزء الداخلي هو أنبوب الضغط. الأنبوب الداخلي يحمل الوقود ومبرد الماء الثقيل المضغوط.
هذا التصميم يسمح بالتزود بالوقود أثناء التشغيل.
وعلى النقيض من ذلك ، فإن قلب مفاعل الماء الخفيف يكون رأسيًا ويحتوي على تجميعات وقود عمودية هي عبارة عن حزم من الأنابيب المعدنية المملوءة بكريات الوقود. يتم الاحتفاظ بنواة المفاعل في وعاء احتواء.
الوقود: على عكس المفاعلات النووية الأخرى المصممة لاستخدام وقود اليورانيوم المخصب والمياه الخفيفة كمدير ، تستخدم مفاعلات CANDU ذات الماء الثقيل أكسيد اليورانيوم الطبيعي غير المخصب كوقود وماء ثقيل كمدير.
مدير الجلسة: الوسيط هو المادة في قلب المفاعل والتي تعمل على إبطاء النيوترونات المنطلقة من الانشطار فتسبب المزيد من الانشطار والحفاظ على تفاعل السلسلة. يعتبر وسيط الماء في مفاعلات الماء الخفيف هو الماء العادي ، ولكن مفاعل الماء الثقيل CANDU يستخدم الماء الثقيل أو أكسيد الديوتيريوم ، الذي يحتوي على تركيبة كيميائية من D20.
على عكس الماء العادي بتكوينه الكيميائي المألوف لـ H20 ، تشتمل المياه الثقيلة على ذرتين من الديوتريوم. وعلى عكس الهيدروجين العادي الذي لا يحتوي على نيوترون وبروتون في أكثر صوره شيوعًا ، فإن الديوتريوم له نيوترون في وسطه.
المبرد: يدور سائل التبريد من خلال قلب مفاعل نووي لنقل الحرارة بعيدا عنه ومنع حدوث الانهيار الذي سيوقف إنتاج الطاقة. كما يعمل وسيط المياه كمبرد أساسي في مفاعلات الماء الخفيف.
يستخدم مفاعل CANDU إما مبرد الماء الخفيف أو الثقيل.
كيف يعمل مفاعل CANDU لجعل الكهرباء
يتم ضخ مبرد الماء الثقيل عبر أنابيب قلب المفاعل في حلقة مغلقة. تحتوي الأنابيب على حزم وقود لالتقاط الحرارة المتولدة من الانشطار النووي الذي يحدث في القلب. تمر حلقة مبرد الماء الثقيل عبر مولدات البخار حيث تغلي الحرارة من الماء الثقيل الماء العادي إلى بخار عالي الضغط. يتم تدوير الماء الثقيل ، المبرد الآن ، مرة أخرى إلى المفاعل مع استمرار دورة التبريد المغلقة.
يتم ضخ بخار الضغط العالي من مولد البخار خارج مبنى احتواء المفاعل لتزويد التوربينات التقليدية بالطاقة. هذه التوربينات تدفع المولدات الكهربائية لإنتاج الكهرباء التي يتم توزيعها بعد ذلك على الشبكة. المفاعل النووي منفصل عن المعدات المستخدمة لإنتاج الكهرباء.
يتم تكثيف البخار الخارج من التوربين مرة أخرى في الماء ويتم ضخه مرة أخرى في مولد البخار.