첫번째 핵무기 원자로는 폭탄에 사용하여 239Pu를 생성하도록 설계되었습니다. 그 후,이 반응기는 다음과 같은 다른 목적으로 사용됩니다. 발전 또한 방사성 동위 원소를 생성하고 열을 공급하기 위해 선박을 추진하는 데 사용됩니다. 이 원자로의 발전은 주로 핵분열에 의존하는 다양한 설계에서 사용할 수있는 다양한 유형의 원자로가 있습니다. 자주 사용되는 원자로는 PWR (가압 수로), BWR (끓는 수로), PHWR (가압 중수로)입니다. 이 기사에서는 원자로, 구성 요소 및 유형에 대한 개요를 설명합니다.

원자로 란?

정의: 원자로는 원자로의 필수 시스템입니다. 발전소 . 여기에는 핵분열이라는 방법을 사용하여 열을 생성하는 핵 배수 반응이 포함됩니다. 발생하는 열은 회전을위한 증기를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 터빈 . 전기를 생산할 수 있습니다. 전 세계적으로 수백 개의 상업용 원자로가 있으며 미국에는 90 개 이상의 원자로가 있습니다. 따라서 원자력은 안정적이고 탄소가없는 전기를위한 가장 큰 에너지 원 중 하나입니다.

원자로는 어떻게 작동합니까?

원자로의 주요 기능은 핵분열을 제어하는 것입니다. 원자로 작동 원리는 핵분열이며, 원자로를 분리하는 데 사용되는 방법 중 하나입니다. 원자 전기를 생성합니다. 원자로는 우라늄을 사용하여 작은 세라믹 펠릿으로 가공하여 연료봉에 함께 쌓입니다. 연료 집합체는 200 개 이상의 연료봉으로 구성 될 수 있습니다. 일반적으로 원자로 코어는 전력 수준에 따라 이러한 어셈블리를 통해 제작 될 수 있습니다.

원자로의 용기에서 연료봉은 물 안에 배치됩니다. 그래서 중성자의 속도를 줄이면서 보조하는 매개체이자 냉각수 역할을 할 수 있습니다. 이 중성자는 연쇄 반응을 유지하기 위해 핵분열을 통해 생성 될 수 있습니다.

그 후 반응 속도를 줄이기 위해 제어봉을 원자로 노심에 넣을 수 있습니다. 핵분열 과정을 통해 생성 된 열은 물을 증기로 만들어서 탄소없는 전기를 생성하기 위해 터빈을 회전시킬 수 있습니다.

구성품

필수 사항 원자로의 구성 요소 주로 다음을 포함합니다. 원자로 다이어그램은 아래와 같습니다.

원자로 블록 다이어그램

핵심
반사기
제어봉
중재자
냉각수
터빈
봉쇄
냉각탑
차폐

핵심

원자로의 노심에는 열을 발생시키는 핵연료가 포함되어 있습니다. 여기에는 농축이 덜한 우라늄, 제어 시스템 및 구조 재료가 포함됩니다. 코어의 모양은 직경 5 ~ 15 미터의 원형 실린더입니다. 코어에는 여러 개의 개별 연료 핀이 포함됩니다.

반사기

반사체는 코어 주변에 배치되어 코어 표면에서 넘쳐나는 중성자의 뒷면을 복제합니다.

제어봉

원자로 제어봉 무거운 매스 요소로 설계되었습니다. 이것의 주요 기능은 중성자를 흡수하는 것입니다. 그래서 반응을 계속하거나 멈출 수 있습니다. 이 막대의 주요 예는 납, 카드뮴 등입니다.
이 봉은 주로 반응기를 시작하고 반응을 일정 수준으로 유지하며 반응기를 종료하는 데 사용됩니다.

중재자

의 주요 기능 원자로의 중재자 높은 에너지 수준과 높은 속도에서 중성자를 늦추는 것입니다. 중성자가 연료봉에 부딪 힐 기회가 증가 할 것입니다.

현재 사용되는 현대 중재자는 주로 물 H2o, 중수 D2o, 베릴륨 및 흑연을 포함합니다. 중재자의 특성은 열의 안정성이 높고, 복사 및 화학적 안정성, 비 부식성 등입니다.

냉각수

물, 액체 나트륨, 중수, 헬륨 등과 같은 코어를 통해 연료에서 터빈으로 열을 전달하는 데 사용되는 재료를 냉각수라고합니다. 냉각수의 특성은 주로 융점이 낮고, 끓는점이 높고, 무독성이며, 점도가 낮으며, 복사 및 화학 물질의 안정성 등이 있습니다. 일반적으로 사용되는 냉각수는 Hg, He, Co2, H2o입니다.

터빈

터빈의 주요 기능은 냉각수 장치의 열 에너지를 전기로 전달하는 것입니다.

봉쇄

격리는 원자로와 주변을 분리합니다. 일반적으로 돔 형태로 제공되며 고밀도 및 철근 콘크리트로 설계되었습니다.

냉각탑

이들은 열역학 법칙으로 인해 열 에너지로 변경할 수없는 잉여 열을 공급하기 위해 일부 유형의 발전소에서 사용됩니다. 이 타워는 원자력의 쌍곡선 기호입니다. 이 타워는 단순히 담수 증기를 생성 할 수 있습니다.

차폐

그것은 방사선 효과로부터 노동자를 보호합니다. 핵분열 과정에서 알파, 베타, 감마, 빠르고 느린 중성자와 같은 입자가 형성 될 수 있습니다. 따라서 안전을 위해 콘크리트 또는 납 두꺼운 층이 원자로 주변에 사용됩니다. 알파 및 베타 입자는 두꺼운 플라스틱 또는 금속 층을 사용하여 차단할 수 있습니다.

원자로의 종류

전 세계적으로 다양한 유형의 원자로를 사용할 수 있습니다. 설계에 따라 연료에 사용되는 농도가 다른 우라늄, 핵분열 과정을 지연시키는 중재자 및 열 전달을위한 냉각제를 사용합니다. PWR 또는 가압 수형 원자로는 가장 일반적인 유형의 원자로입니다.

PWR / 가압 수로

이러한 유형의 원자로는 전 세계에서 가장 자주 사용됩니다. 그것은 중재자뿐만 아니라 냉각수와 같은 일반 물을 사용합니다. 이 과정에서 냉각수는 프로세스 동안 유지하기 위해 증기로 번쩍이는 것을 중단하기 위해 돌진 할 수 있습니다. 강력한 펌프는 파이프를 사용하여 물을 이동하고 끓인 물의 열을 2 차 루프로 전달합니다. 생성 된 증기는 터빈 발전기를 구동하여 전기를 생성합니다.

BWR / 끓는 물 반응기

이 원자로에서 경전은 냉각수와 중재자 모두처럼 수행됩니다. 냉각수는 물을 끓이기 위해 저압으로 따로 보관됩니다. 증기는 터빈 발전기에 직접 공급되어 전기를 생성 할 수 있습니다.

가압식 중수로

이들은 CANDU 유형 반응기로도 알려져 있습니다. 이 원자로는 전 세계 원자로의 약 12 %를 차지합니다. 이들은 주로 캐나다의 모든 원자력 발전소에서 사용됩니다. 이 원자로는 냉각수 및 중재자와 같은 중수를 사용합니다. 연료로 천연 우라늄을 사용하는 이유는 가압 수로에서 냉각수가 다른 루프에서 일반 물을 끓이는 데 사용할 수 있기 때문입니다.

가스 냉각 식 원자로

이 원자로는 영국에서만 사용됩니다. 이들은 Magnox와 AGR (고급 가스 냉각 반응기)의 두 가지 유형으로 제공됩니다. 이 원자로는 냉각수와 같은 C02를 사용하고 중재자와 같은 흑연을 사용합니다. Magnox에 사용되는 연료는 천연 우라늄 인 반면 AGR에서는 강화 우라늄을 사용합니다.

경수 흑연 원자로

이 원자로는 러시아 국가에서 사용됩니다. 따라서이 원자로는 일반 물을 냉각수로 사용하고 중재자처럼 흑연을 사용합니다. 끓는 물 원자로에서 냉각수는 원자로 전체에 공급 될 때 끓습니다. 생성 된 증기는 터빈 발전기로 직접 공급됩니다. 초기 LWG 형 원자로의 설계는 보안 특성없이 자주 운영되었습니다.

빠른 증식로

이 원자로는 빠른 중성자를 사용하여 U238 및 Thorium232와 같은 물질을 핵분열 성 물질로 변경하여 원자로에 연료를 공급합니다. 이 프로세스는 접근 가능한 핵 연료 자원을 향상시킬 수있는 능력을 가진 재활용과 통합됩니다. 이 원자로는 러시아에서 작동합니다.

“8비트 캐리 리플 가산기 ”

소형 모듈 식 원자로

현대 SMR은 주로 경제적으로 설계되었습니다. 이 원자로는 소규모 전력망에 전기를 공급하고 자원 산업에 열을 공급하기 위해 성장하고 있습니다. 이 원자로는 수요가 증가 할 때 더 큰 그리드에서도 사용할 수 있습니다.

일부 SMR 유형 원자로는 완전 지하와 같이 개발이 어려운 단계에있어 토지 사용, 인력 및 보안 요구 사항을 줄입니다. 이러한 원자로 중 일부에는 재충전없이 최대 4 년 동안 작동하는 수동 안전 시스템이 포함되어 있습니다.

다른 유형의 원자로는 CANDU, 고속 증식기, 토륨, 끓는 물, 가압 수, 프리즘, 용융 염, 소형 모듈 형, 방사성 동위 원소 열 발생기, 융합 원자로, RBMK, Magnox, 페블 베드, 초 임계 수냉식, AES-2006 / VVER-1000, VHTR, HTGR 및 연구 유형 원자로.