Pressurized Water Reactor nuuclear power plant

PRESSURIZED WATER REACTOR

2.1 PENDAHULUAN

Dalam Reaktor Air bertekanan (PWR), pendingin yang bertekanan untuk sekitar 2.200 psia menggunakan pressurizer dan tidak diperbolehkan untuk merebus. Air bertekanan kemudian dipompa ke generator uap di mana uap diproduksi dan kemudian diumpankan ke pabrik turbin untuk produksi listrik. Bejana reaktor dan generator uap yang terkait, pressurizer, dan pompa pendingin yang tertutup dalam struktur penahanan.

Figure1. Ohi power station complex, operated by Kansai Electric Power Inc., Japan.

Gambar 2. Skema reaktor fisi PWR menunjukkan inti, kontrol batang, pompa pendingin dan generator uap dalam struktur penahanan. Perhatikan ukuran "man standar" di sisi kanan.

Reaktor jenis ini awalnya dikembangkan untuk tujuan propulsi angkatan laut, dan kemudian disesuaikan dengan tanah berbasis aplikasi dengan ukuran yang lebih besar dan pengayaan bahan bakar yang lebih rendah dari 98 w / o dalam sistem angkatan laut ke level 3,2 w / o, yang berjarak sekitar empat kali uranium alam di 0,72 persen. Air biasa memiliki fungsi ganda sebagai pendingin dan moderator.

Efisiensi siklus PWR adalah sekitar 32 persen. Biaya modal yang rendah, namun, karena beroperasi dengan kepadatan daya tinggi mencapai 100 MWth/m3.

2.2 DAYA LOOP

Untuk pertimbangan keandalan minimal dua dan kadang-kadang sebanyak empat generator uap dan pompa pendingin utama yang digunakan seperti ditunjukkan pada Gambar. 3. Dalam rangkaian PWR tipikal ditunjukkan pada Gambar. 4, air di sekitar 2200 psia atau 150 bar dipompa ke dalam bejana tekanan yang mengandung inti reaktor yang ditunjukkan. Air mengalir melalui wilayah annular antara bejana reaktor dan inti reaktor dan kemudian alirannya didistribusikan oleh sistem nosel ke inti untuk mendinginkan elemen bakar. Pompa pendingin reaktor yang memindahkan cairan pendingin ke pembangkit uap, di mana uap diproduksi dan kemudian diumpankan ke pabrik turbin. Pendingin akan diembunkan dalam kondensor kemudian dimasukkan oleh pompa air umpan kembali ke generator uap. Kondensor menggunakan sumber air seperti pendingin kolam atau danau, sungai, laut atau menara pendingin sebagai penyerap panas.

Gambar 3. Untuk pertimbangan keandalan minimal dua dan kadang-kadang sebanyak empat generator uap dan pompa pendingin utama yang digunakan dalam suatu PWR.

Gambar 4. Khas PWR sirkuit.

2.3 REAKTOR KAPAL

Tekanan air yang tinggi pada tekanan dari sekitar 2.250 psia memasuki empat nozel inlet terletak di atas titik tengah kapal tekanan seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5 dan 6.

Gambar 5. Bejana reaktor PWR menunjukkan inti, batang kendali, dan aliran pendingin.

Air mengalir ke bawah melalui ruang annular tertutup oleh bejana reaktor dan perisai termal, dan kemudian ke atas melalui perangkat bahan bakar. Air keluar dari perangkat bahan bakar ke pleno atas, dan kemudian turun di sekitar bagian dalam bejana tekan atas dan keluar dari empat nozel outlet ditunjukkan pada Gambar. 6.

Gambar 6. Guntingan pandangan bejana reaktor PWR menunjukkan inti, saluran bahan bakar, batang kendali, dan instrumentasi.

Inti berisi saluran instrumentasi dan spasi grid untuk elemen bakar. Beberapa elemen memiliki saluran berbentuk laba-laba melalui mereka untuk batang kendali.

Sebuah dukungan inti perisai dan tabung inti mendukung inti. Yang terakhir ini tergantung dari langkan segel dekat kepala penutupan. Beberapa pelemahan sinar gamma adalah menyediakan oleh laras inti untuk melengkapi perisai disediakan oleh perisai termal, komponen bantalan non-beban. Fungsi perisai termal adalah untuk mengurangi sinar gamma pemanasan di dinding bejana reaktor. Mereka juga berkontribusi terhadap neutron perisai dari bejana reaktor untuk mencegah embrittlement melalui kerusakan radiasi oleh iradiasi neutron.

Tekanan pembuluh terbentuk dari ingot baja 600 ton. Skrap baja dipanaskan dalam tungku listrik untuk 2.000 derajat Celcius atau 3.600 derajat Fahrenheit. Kemudian masing-masing dari lima ladle raksasa diisi dengan 120 ton logam cair jeruk panas. Argon gas diinjeksikan untuk menghilangkan kotoran, dan mangan, kromium dan nikel yang ditambahkan untuk membuat baja keras.Campuran ini dituangkan ke dalam casing hitam untuk membentuk ingot 4,2 meter dalam bentuk kasar dari silinder. Lima kali selama tiga minggu, ingot ditekan, dipanaskan dan kembali ditekan di bawah 15.000 ton diterapkan oleh sebuah mesin yang berputar mereka secara bertahap, membuat lantai bergetar karena bekerja.

Penempaan berat diperlukan untuk membuat baja seragam yang kuat dengan menyelaraskan kisi kristal atom yang membentuk logam, yang dikenal sebagai gandum. Dalam casting, mereka akan secara acak campur aduk. Proses ini sebagian seni dan sebagian ilmu yang mirip dengan pembuatan pedang Samurai. Teknik ingot tunggal digunakan oleh Perusahaan Baja Jepang Works (JSW) di Jepang.

Alternatif lain adalah dengan menghidupkan kembali jam teknologi dan mengelas bersama dua tempa kecil yang kemudian dilas dengan menggunakan teknik peledak. Bahwa teknik yang digunakan selama masa lalu40 tahun di Amerika Serikat dan Perancis dan masih diterapkan di China.Untuk mencegah korosi, bagian dalam ton 600 dan 12 kapal inci tebal dilapisi dengan cladding stainless steel.

2.4 REAKTOR CORE DAN BAHAN BAKAR

Inti diperlihatkan dalam Gambar. 5 dan 6 memiliki diameter sekitar 12 meter. Its terdiri dari sekitar 200 perangkat bahan bakar dengan penampang persegi sekitar 8,5 inci di samping. Sebuah perakitan bahan bakar ditunjukkan pada Gambar. 7.

Dalam perakitan bahan bakar yang khas, batang bahan bakar yang diatur dalam 17 dengan 17 atau 16 dengan 16 persegi array. Sekitar sepertiga dari perangkat bahan bakar mengandung batang kendali yang dimasukkan ke dalamnya oleh panduan kontrol tabung batang yang menggantikan batang bahan bakar. Batang lain dalam perangkat bahan bakar mengandung bahan bakar tidak dan diisi bukan oleh dalam instrumentasi inti dan racun Dibakar seperti boron yang memperpanjang masa inti.

Bahan bakar terdiri dari uranium dioksida UO2 pelet dengan pengayaan berkisar antara 2,1 menjadi 3,1 persen pada U235. Pelet ini adalah 0,32 inci dan diameter 0,6 inci panjangnya. Pelet tertutup dalam tabung Zircalloy-4 cladding dengan ketebalan dinding 0,025 inci. Zircalloy digunakan karena penyerapan neutron yang rendah membantu ekonomi neutron di PWR tersebut. Proses fabrikasi daun izin radial antara cladding dan pelet bahan bakar dari sekitar 0,003 inci.

Gambar 7. PWR bakar perakitan dengan drive batang kendali.

2.6 Pressurizer

Sebuah pressurizer khas dengan pemanas nya, nozzle memuaskan dan katup pelepas tekanan yang ditunjukkan pada Gambar. 8. Ini berfungsi untuk membangun dan menjaga tekanan sistem pendingin reaktor selama operasi steady state dan transien. Hal ini juga berfungsi sebagai wadah gelombang dan cadangan air untuk mengakomodasi perubahan volume pendingin primer selama operasi.

Gambar 9. Pressurizer khas menunjukkan pemanas, memuaskan katup nosel dan tekanan lega.

Pressurizer terdiri dari bejana tekan vertikal silinder dengan inlet bawah gelombang garis terhubung ke pipa pendingin reaktor. Pressurizer berisi pemanas listrik dilepas pada bagian bawahnya yang biasanya direndam dalam air. Bagian atas dilengkapi dengan nozzle semprotan air di suatu daerah yang biasanya diisi dengan gelembung uap. Jika tekanan pada sistem primer berkurang, air di pressurizer berkedip menjadi uap dan memelihara tekanan sistem primer. Operator kemudian dapat mengaktifkan pemanas listrik sampai tekanan sistem yang dibutuhkan tercapai. Ketika meningkatkan sistem tekanan, beberapa uap dapat terkondensasi oleh aktivasi dari semprotan air dari saluran pendingin reaktor. Tindakan ini akan mengurangi tekanan kembali ke tingkat operasi normal.

Kekuatan pemanas terpasang adalah sekitar 1.800 kWth. Pressurizer memiliki 6 keselamatan dan 2 katup pelepas di bagian atasnya. Tingkat semprot maksimum adalah 800 gpm dan laju semprot terus menerus 1 gpm.Fungsi penting dari pressurizer ini adalah untuk memberikan bantuan dari manapun overpressurization tiba-tiba dari sistem utama. Katup pengaman otomatis terbuka di preset overpressure. Untuk mengurangi frekuensi operasi dari dua katup pengaman katup pelepas elektromagnetik dikendalikan tersedia untuk kontrol manual untuk operator.

2.7 STEAM GENERATORS

Ada ada dua jenis generator uap yang digunakan dengan desain PWR. Desain U-tube ditunjukkan pada Gambar. 10 dan desain sekali-melalui ditunjukkan pada Gambar. 11.

Fungsi dari generator uap untuk mentransfer panas dari pendingin primer ke air umpan sekunder untuk menghasilkan uap untuk set generator turbin. Generator uap untuk desain PWR adalah penukar panas shell and tube dengan tekanan tinggi air primer melewati sisi tabung dan air umpan rendah tekanan sekunder dan uap melewati sisi shell. Selain menghasilkan generator uap, uap ganda sebagai penghalang antara pendingin primer dan pendingin sekunder.

Gambar 10. Sebuah U-tube pembangkit uap vertical.

Dalam desain generator U-tabung uap, pendingin hot leg primer dipompa oleh pompa pendingin reaktor utama ditunjukkan pada Gambar. 12 ke nosel pembangkit uap inlet dan mengalir ke atas dalam bundel U-tube dan kemudian ke bawah untuk keluar dari nozzle outlet. The air umpan masuk sisi generator uap dan mengalir ke atas melalui wilayah economizer. Feedwater terus ke atas mendapatkan energi dan arus melewati bundel tabung di mana tingkat air dipertahankan di atas dan di bawah tabung pemisah kelembaban. Uap basah yang dihasilkan melewati pemisah kelembaban pusaran baling-baling di mana sebagian besar air entrained dihapus. Air entrained dari pemisah kelembaban mengalir ke bawah melalui downcomer dan campuran dengan feedwater masuk. Uap meninggalkan pemisah baling-baling berputar kelembaban memasuki pengering kurang dari 0,25 persen.

Gambar 11. Sekali-melalui desain pembangkit uap Gambar 12.Pompapendingin reaktor

Dalam desain generator sekali-melalui uap pendingin hot leg primer masuk dari bagian atas dari generator uap melalui nozzle inlet tunggal dan mengalir ke bawah di dalam tabung dan pemakaian melalui dua nozel outlet di bagian bawah. Feedwater memasuki sisi generator uap dan mengalir ke bawah sepanjang sisi shell hingga mencapai lembar tabung. Aliran kemudian bergerak ke atas dengan cara yang berlawanan dengan pendingin primer. Sebagai feedwater mengalir ke atas itu diubah menjadi tim dan bahkan panas karena 50 derajat F. Aliran superheated steam di atas bundel mengalir keluar menuju shell dan kemudian ke bawah di wilayah annular dibentuk oleh shell dan baffle atas untuk nozel outlet.